新人教版高中物理选修3-1同步教案 第1章 1-7静电现象的应用

教学设计7 静电现象的应用本节分析本节是对静电感应的深入研究和具体应用．本节是这一章的难点，内容比较抽象，在生产生活中的涉及面广，但不是学习的重点．应用静电平衡知识,认识导体的电荷分布特点，尖端放电现象，静电屏蔽现象是本节的难点．学好本节的关键是做好静电实验，但静电实验的成功率低,一旦实验失败，将影响到学生的理解．本节也准备了实验的实录，播放录像同样具有说服力，但需要引导学生分析失败的原因．学情分析学生在学习本节之前已接触过静电平衡，静电平衡是一个很快的过程,学生可能观察不到明显的现象，所以理论讲解显得尤为重要．更重要的是通过演示，让学生见识这种现象，明白其中的奥妙．本节不是高考内容，但是与生活息息相关．为了更好地提高学生应用能力,建议让学生积极参与实验．教学目标错误!知识与技能（1)知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态．(2)理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部电场强度处处为零．(3)知道静电屏蔽及其应用．错误!过程与方法通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力．错误!情感、态度与价值观通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度．教学重难点错误!重点:静电现象的应用．错误!难点：静电感应现象的解释．教学方法推理归纳法、问题解决法、实验法．教学准备验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干等．教学设计(设计者：孙登照）教学过程设计1.金属导体的特征由做热振动的正离子和做无规则：在源电荷的电场中引入金3.静电平衡状态:导体(包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态.4.静电平衡状态下导体的特点A、B、C点的带电情况点带点最多，凹槽内不带设计意图：通过实验，让学生了解电荷的分布情况．)尖端放电的应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施是一个或几个尖锐的金属棒，安净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。

7．静电现象的应用教材分析本节教材是电场知识的应用。

静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。

教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。

对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。

在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。

学情分析学生已经学习了电场的根本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识根底。

同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。

但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在外表，会给本节内容的学习带来一定的影响。

设计思路?静电现象的应用?是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。

克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。

本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。

培养学生学习物理的兴趣。

这也是新课改的重要内容。

本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。

最后通过例题稳固加深理解。

三维目标知识与技能1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态；2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体外表且内部场强处处为零；3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。

过程与方法1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力；2．掌握分析和综合等思维方法。

情感态度与价值观1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义；2．渗透具体问题具体分析的方法。

§1.7静电现象的应用若将导体接地则情况如何？左端接地呢？5．静电平衡的特点：⑴内部场强 （如果不满足则自由电子将 直至 ____ ）⑵导体的表面是 ，整个导体是 【探究二】导体上电荷的分布：演示法 1. 法拉第圆筒实验2．结论：净电荷分布在导体 导体表面附近电场线与表面 导体尖端处电荷密度 3．理论分析：理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强 ，导体就不是处于静电平衡状态4．静电平衡时导体周围电场分布：上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线（为什么）【探究三】尖端放电1．导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？2．尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用？ 【探究四】静电屏蔽 1、 空腔导体的特点：净电荷只分布在 ，内表面 ，空腔内没有电场 2、 静电屏蔽:外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小若将球壳接地，则内外各不影响3、 应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩 通信电缆版面包一层铅皮 高压带电作业人员穿金属网衣 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱 当堂练习：〖基础达标〗1．金属导体在电场中处于静电平衡时，其内部的自由电子将( ) A ．都被原子束缚 B ．都集中在导体两端C ．都停止运动 D ．都停止定向移动+ ＿ ＿＿＋ ＋ ＋+－ － ＋ ＋ ＋－++2．一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强( )A．一定增强 B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱 D不变3．一个带绝缘座的空心金属球A带有4×lO-8C的正电荷, 有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷，使B球和A球的内壁接触, 如图所示，则A、B各带电荷量为 ( )A．Q A=10-8C，Q B=lO-8C B．Q A=2×Lo-8C, Q B=OC．Q a=O，Q b=2×10-8C D．Q a=4×10-8C，Q B=－2×10-8C4．带电量分别为+Q和－Q的两个点电荷相距为r, 在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为 ( )A．2kQ／r2 B．4kQ／r2+Q C．8kQ／r2 D．05．如图所示，在一个原来不带光的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体, A、B分别是球壳内、外的两点, C是金属内部一点，其电场分布是 ( )A．E A≠O, E B=O，E C=O B．E A≠O, E B≠O，E C=OC．E A≠O, E B≠O，E C≠O D．E A=O, E B≠O，E C=O6．将导体放入场强为E的匀强电场中，经过一段很短的时间后，导体达到静电平衡，在这段很短的时间内，感应电荷在导体内的电场强度变化情况是 ( )A．逐渐减小，直至大小为零 B．逐渐增大，直至大小为EC．先逐渐增大，后逐渐减小至零 D．始终等于零7．如图所示，验电器A不带电，验电器B的上面是几乎封闭的金属圆筒C，并且B的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D，使D接触C 的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，不能使A带电，说明 ( )A．C是不带电的 B．C的内部不带电C．C的内部场强为零 D．以上说法均不对〖能力提升〗8．如图所示，将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳C内(不和球壁接触)，另有一悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则( )A．A往左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置均不变9．如图所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A放入腔中, 当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势U的关系是( )A．E a>E b>E c, U a>U b>U c B．E a=E b>E c, U a=U b>U cC．E a=E b=E c, U a=U b>U c D．E a>E c>E b, U a>U b>U c10．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下述正确的是( )A．A、B两点场强相等，且都为零B．A、B两点电势相等，且都小于零C．感应电荷在A、B产生的附加场强大小是//A BE=ED．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动11．如图所示，在负电荷A的电场中，导体B处于静电平衡时 ( )A．P端带正电，Q端带负电 B．P端电势高，Q端电势低C．P、Q两端电势相等 D．在导体B内部，场强从Q到P12．金箔验电器原来带有正电荷．现将某带电体靠近验电器时，金箔张角增大．说明该带电体带有_____．13.为防止静电的危害，不正确的措施是( )A．采用导电橡胶做飞机轮胎 B.纺织厂车间内保持空气干燥C.运油车的油罐用铁链与大地接触D.在地毯中夹一些导电纤维14．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片（填“张开”或“不张开”），我们把这种现象称之为。

第七节静电现象的应用教学设计第七节静电现象的应用一、教材分析1、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生学习物理的兴趣，这也是新课改的重要内容。

2、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点，最后通过两道例题巩固加深理解。

二、教学目标：1、掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。

2、通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。

3、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。

三、重点和难点：重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。

四、学情分析《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律，克服思维定势的负移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。

五教学方法：教师的引导，学生的讨论、评议；再加动画演示和实验演示加深体会。

六、课前准备1．学生的学习准备：预习初步把握静电感应现象和静电平衡状态下导体场强的特点2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会怎样移动？（二）情景导入、展示目标。

把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？（三）合作探究、精讲点拨：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。

第七节静电现象的应用教学设计第七节静电现象的应用一、教材分析1、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生学习物理的兴趣，这也是新课改的重要内容。

2、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点，最后通过两道例题巩固加深理解。

二、教学目标：1、掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。

2、通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。

3、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。

三、重点和难点：重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。

四、学情分析《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律，克服思维定势的负移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。

五教学方法：教师的引导，学生的讨论、评议；再加动画演示和实验演示加深体会。

六、课前准备1．学生的学习准备：预习初步把握静电感应现象和静电平衡状态下导体场强的特点2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会怎样移动？（二）情景导入、展示目标。

把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？（三）合作探究、精讲点拨：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。

17 静电现象的应用课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道静电平衡现象，理解静电平衡状态的导体的特点．2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．【自主预习】1．静电平衡状态：．2．静电平衡的特点：（1）；（2）．3．导体上电荷分布的特点：．4．尖端放电：；静电屏蔽：．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．静电平衡状态下导体的电场2．导体上电荷的分布3．尖端放电4．静电屏蔽【典例剖析】【例1】如图所示，长为L的金属杆原来不带电，在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷．问：(1)金属杆中点处的场强为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P处产生的场强．【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变【达标检测】1．对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是( )A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面上C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动2．在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是( )A．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套3．如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( )A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量4．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场方向由c指向b5．电工穿的高压作业服是用铜丝纺织的，下列说法正确的是( )A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

1. 静电平衡状态是指处在电场中的导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。

2. 处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面是等势面，其内部电场强度处处为零。

3. 尖端放电现象是导体尖端失去电荷的现象。

4. 金属壳达到静电平衡时，其内部不受外部电场影响，金属壳的 .这种作用叫静电屏蔽。

一、静电平衡状态、导体上电荷的分布1. 静电平衡状态导体中(包括表面)自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。

2. 静电平衡状态下导体的特点(1) 处于静电平衡状态的导体，内部电场处处为零。

(2) 处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。

(3) 表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。

_3. 导体上电荷的分布(1) 处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。

____(2) 在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。

尖端放电静电屏敝原理导体尖端的强电场使附近的空气电_电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响应用或防止应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连谍前门丄学习，基総才施楼高关犍语句1. 自主思考一一判一判(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。

(V)⑵静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。

(X)(3) 因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0,所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0。

(V)(4) 避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。

(X )(5) 用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。

静电现象的应用【教学设计】教学过程一、实验引入，复习提问1、思考与讨论：通过实验引入，并让学生讨论回答：（1）什么是静电感应现象？（2）静电感应的实质是什么？（3）是什么力使导体中的正负电荷分开，电荷重新分布稳定后，导体表面和内部有电荷移动吗？问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，结果如何呢？讨论线索：1、金属导体为什么容易导电？2、自由电子如何移动？3、自由电子会在什么地方聚积？4、电子的聚积会出现怎样的结果？5、 最终会出现怎样的现象？（利用线索引导学生分析，介绍金属导体内部结构特点以及分析金属导体在放在电场中的现象．） 总结：若是金属导体，自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质． 二、新课内容： （一）静电平衡状态动画演示：静电平衡状态将不带电的导体置于电场中时，导体内自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。

重新分布的感应电荷在导体内产生一个与外电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，该电场与外电场叠加，使导体内部的电场减弱，只要内部场强不为零，导体两面的正负电荷便继续增加，导体的内部电场就会继续削弱，直至导体电 原内部的合场强都等于零的时候为止，这时导体内自由电子不再发生定向移动。

总结：①导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。

②特征：导体内部场强处处为零。

在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的其他特点：导体表面附近任何一点的电场线与这点的表面垂直；处于静电平衡状态的整个导体是个等势体。

（二）、导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验”播放法拉第圆筒实验的实验视频。

由实验视频可以得出结论：特点1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。

特点2：在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的地方几乎没有电荷。

（三）、尖端放电1、尖端放电导体尖端的电荷密度大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离。