人教高中物理必修第三冊《4 靜電的防止與利用》優質課教案

靜電的防止與利用

【教學目標】https://www.shimengyuan.com/wuli/

1．知道什麼是靜電平衡狀態，能說出靜電平衡產生的條件。

2．掌握靜電平衡狀態下的導體特點。

3．了解尖端放電、靜電屏蔽現象及其應用。

【教學重難點】

掌握靜電平衡狀態下的導體特點。

【教學過程】https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/2060.html

一、複習提問、新課導入

教師：上為什麼給車加油前要觸摸一下靜電釋放器？

學生回答：略

教師投影展示問題：把一隻小鳥放入一個用金屬網製成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會安然無恙嗎？如果人在金屬籠子裡，給籠子加上高壓電，人安全嗎？

教師：帶著這兩個疑問，本節課我們一齊來學習《靜電的防止與利用》。（板書課題）

二、新課教學

（一）靜電感應

教師：把金屬導體放入電場中，導體上會出現怎樣的現象？

畫圖闡述：在電場中的導體沿著電場強度方向兩端出現等量異種電荷的現象叫做靜電感應。

（二）靜電平衡

提問：1．電子的聚集會出現怎樣的結果？

提問：2．電子是否會永遠這樣定向運動下去？

畫圖闡述：當導體內的自由電子不再發生定向移動時，導體達到靜電平衡狀態。

提問：3．最終會出現怎樣的現象？

總結：靜電平衡的條件

通過學生們互相討論積極回答：

（三）靜電平衡的特點

1．處於靜電平衡狀態下的導體，內部的場強處處為零。

2．導體內部無電場線分布，外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。

鞏固練習

例1：如圖，長為L的導體棒原來不帶電，現將一帶電量為q的點電荷放在距棒左端為R的某點。當達到靜電平衡時，棒上感應電荷在棒內中點處產生的場強的大小為多大？

（四）靜電平衡時導體上電荷的分布的特點

1．靜電平衡時導體內部沒有淨剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。

2．處於靜電平衡狀態的導體，在導體的外表面越尖銳的位置，電荷的密度越大（即單位面積電荷量多），周圍的場強越大。

3．尖端放電

（1）導體尖端的電荷密度很大，附近的電場很強，空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發生劇烈的運動，把空氣中的氣體分子撞散，即使分子中的正負電荷分離，這個現象叫做空氣的電離。

（2）那些所帶電荷與導體尖端的電荷相反的粒子，由於吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，相當於導體從尖端失去電荷，這個現象叫做尖端放電。

（3）應用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設施。

（五）靜電屏蔽

1．靜電屏蔽的定義

教師：回到課前的問題：把一隻小鳥放入一個用金屬網製成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會安然無恙嗎？如果人在金屬籠子裡，給籠子加上高壓電，人安全嗎？

演示：處於靜電平衡狀態的導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的表面，如果將這個導體掏空呢？

靜電平衡時，內部沒有電荷，所以導體殼內空腔裡的電場強度也處處為0。

教師：導體球殼內(或金屬網罩)達到靜電平衡後，內部場強處處為0，不受外部電場的影響，內部的儀器不會受到外電場的影響，這種現象叫做靜電屏蔽。

演示實驗：

2．靜電屏蔽的應用

（1）電力工人高壓帶電作業，全身穿戴金屬絲網製成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作業，使人安全作業。

（2）三條輸電線的上方還有兩條導線，與大地相連，形成一個稀疏的金屬網，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。

3．靜電屏蔽的兩種情況及本質

（1）屏蔽外電場

（2）屏蔽腔內電場

（六）靜電吸附——靜電現象及其應用

1．靜電除塵

2．靜電植絨

3．靜電噴塗

4．靜電分選

5．靜電複印