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1、高中物理精品教案课 题必修第三册 第九章 第四节静电的防止与利用1课型新授课教学目标1 .理解静电平衡原理，知道静电平衡的导体电场分布。2 . 了解尖端放电、静电屏蔽以及静电防止的原理。3 .知道静电吸附原理及其应用。4 .关注生活、生产中的静电现象，体会物理学与生产和生活的紧密联系。教学重点L理解静电平衡的形成过程。2 .知道静电平衡状态下导体的特点。教学难点能用静电平衡知识分析导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象。讲授法、启发式教学、体验式教学、探究式教学教具学具多媒体课件、【教学实验】放电现象mp4、【教学实验】静电屏蔽.mp4、【教学实验】静电除尘.mp4教学过程设计 教师活
2、动预设学生活动预设设计意图一、新课导入ppt3【展示】ppt展示雷电和手摸门把手 的图片。【提问】你还能说出哪些生活中与 静电有关的现象？我们要怎样防止 静电带来的危害呢？【过渡】要想防止静电带来的危害， 首先要明白静电产生的原理是什 么。【观察】【思考、回答】通过生活中的静电 现象，引导学生关注 物理知识在生产与 生活中的应用，同时 通过提出问题，激发 学生探索知识的欲 望，培养科学探索的 精神。1二、知识讲解（一）静电平衡ppt4-7【提问】这些放电现象有什么共同 点？【讲解】雷雨云、人体是带电体，大 地、门把手是导体。这些现象可以抽 象为带电体靠近导体，此时就会发 生静电感应现象，其本质
3、原因是金 属内部存在大量自由移动的电子。【提问】当带电体靠近导体时，金属 内部的自由电子怎样移动？【讲解】当带电体靠近时，金属导体 处在带电体的电场中，我们考虑最 简单的情况，不带电的导体处于水 平向右的电场中，在电场的作用下 自由电子发生定向移动，导致电子 在导体左端聚集，显负电性，右端正 电荷暴露出来，显正电性。导体中部 自由电荷均匀分布对外不显电性。 这种情况可以简化成左端感应出负 电荷，右端感应出正电荷【提问】自由电子的定向移动会一 直进行下去吗？两端的感应电荷会 无限增加吗？【讲解】感应电荷在导体内部产生 与电场强度瓦方向相反的电场，其 电场强度为。，这两个电场叠加， 使导体内部的电
4、场减弱。在叠加后 的电场作用下，仍有自由电子不断【思考、小组讨论、回答】【听讲、思考】通过小组讨论，锻炼 学生科学思维方式 以及对自然现象的 观察和概括能力。【思考、回答】【听讲、思考】【思考、回答】【听讲、思考】通过一系列问题引 导学生思考讨论，提 高学生的推理能力 和逻辑表述能力运动，直到导体内部各点的电场强 度=0为止，导体内的自由电子不 再发生定向移动，达到静电平衡状O处于静电平衡状态的导体，第一个特点就是内部电场强度处处为零。【提问】我们如何从理论上进一步【思考、回答】论证这一特点呢？【论证】我们用反证法来论证，假设【听讲、思考】处于静电平衡状态下的导体内部电场强度不是处处为0,自由
5、电子在电场的作用下会发生定向移动，此时就不是静电平衡状态，这与我们的假设矛盾，假设不成立，所以处于静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为0。【讲解】特点2：电荷只分布在导体的外表，面且越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷的位置，电荷很少。（二）尖端放电ppt8-ll【过渡】当带电体靠近导体，导体达到静电平衡状态后，电荷不再发生定向移动，为什么还会产生放电现象呢？我们先来看个小实验，【展示】播放视频：放电现象【观察】通过视频展示，培养【提问】为什么刚开始摇动手柄时【思考、回答】学生的观察能力，并没有电火花，一段时间后才产生电通过问题引发学生火花？你能从中得到什么启发？【总结】刚开始摇动手柄时没有电【听
6、讲】火花，继续摇动手柄到一定程度后 才产生电火花，这说明金属小球上 的电荷积累到一定程度时，才会发 生放电现象。【讲解】静电平衡时，电荷只分布在【听讲、思考】导体的外表面，而且越尖锐的位置 电荷密度越大，电荷积累越多，周围 的电场强度越大。正常情况下空气 中只有少量的带电粒子，但是当电 场增大到一定程度时，就足以使空 气中残留的带电粒子发生剧烈运 动，并与空气分子碰撞从而使空气 分子中的正负电荷分离。这个现象 叫空气的电离。这些带电粒子在强电场的作用下加 速，撞击空气中的分子，使它们进一 步电离，产生更多的带电粒子。那 些所带电荷与导体尖端的电荷符号 相反的粒子，由于被吸引而奔向尖 端，与尖端
7、上的电荷中和，这相当于 导体从尖端失去电荷。这种现象就 叫尖端放电。我们也就看到了放电 火花。【提问】怎样防止产生放电火花【思考、回答】呢？【讲解】将积累的电荷导入大地可【听讲】以避免电荷积累，也就能防止产生思考，培养学生分析能力。通过问题引发学生 思考，发展学生科学 思维。放电火花了。比如油罐车的接地铁 链、加油站的静电释放器就采用了 这种办法【提问】如何防止雷电的危害？【思考、回答】【讲解】将尖锐的金属棒安装在建 筑物的顶端，用粗导线与埋在地下 的金属板连接，保持与大地的良好 接触，就成为避雷针。当带电的雷雨 云接近建筑物时，由于静电感应，金 属棒出现与云层相反的电荷。通过 尖端放电，这些
8、电荷不断向大气释 放，中和空气中的电荷，达到避免雷 击的目的。（三）静电屏蔽pptl2-14【听讲、思考】【展示】展示超高压带电作业的工人图片。【观察】【提问】防护服为什么能够保护带电作业工人不被电击？【思考、回答】【展示】播放视频：静电屏蔽【讲解】实验情景简化为带电体靠【观察、思考】近空腔导体，空腔导体在带电体的 电场作用下处于静电平衡状态，内 表面没有电荷，导体壳壁W内的电 场强度为0,即电场线只能在空腔C 之外，不会进入空腔之内。所以导体 壳内空腔里的电场强度也处处为0o 这种性质在技术上很有实用价值。 把一个电学仪器放在封闭的金属壳【听讲、思考】通过生活现象引导 学生关注生活，促进 学
9、生养成思考身边 与物理有关的现象 的习惯。里，即使壳外有电场，但由于壳内电 场强度保持为0,外电场对壳内的 仪器不会产生影响。金属壳的这种 作用叫作静电屏蔽。金属网同样能 起到屏蔽作用。所以防护服能对带电作业工人起到 保护作用。利用这个原理还可以制 成屏蔽电缆防止信号干扰；在输电 线上方接入两条与大地相连的导 线，形成一个稀疏的金属“网把 高压线屏蔽起来，使其免遭雷击。（四）静电吸附pptl5-16【展示】播放视频：静电除尘【提问】摇起电机前有很多烟尘，摇 起电机后烟尘消失，为什么？【讲解】静电除尘：设法使烟尘带电，在静电 力作用下，尘埃到达电极而被收集 起来，这就是静电除尘。静电除尘器由板状
10、收集器A和线状 电离器B组成。A接几千伏高压电 源正极，B接高压电源负极，它们之 间有很强的电场，而且距B越近， 电场强度越大。B附近的空气中的气 体分子更容易被电离，成为正离子 和电子。正离子被吸到B上，得到 电子，又成为分子。电子在向着正极 A运动的过程中，遇到烟气中的粉【观察】【思考、回答】【听讲、思考】通过视频展示，培养 学生的观察能力，并 通过问题引发学生 思考，培养学生分析 能力。尘，使粉尘带负电，被吸附到正极A 上，最后在重力的作用下落入下面 的漏斗中。静电喷漆：接负高压的涂料雾化器 喷出的油漆微粒带负电，在静电力 作用下，这些微粒向作为正极的工 件运动，并沉积在工件的表面，完成
11、 喷漆工作。静电复印：利用有机光导体的光敏 特性，让电荷排列组合成相应的文 字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再 将墨粉图样转印到纸上。【展示】展示复印机工作过程图。三、随堂练习pptl7、18!1!拓展延伸Ipptl9五、课堂小结lppt20六.布置作业Ippt21静电的防止与利用一、静电平衡特点：内部电场强度处处为0。电荷只分布在导体的外表面，且越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷的位置，电荷很少。板书设计二、尖端放电避雷针三、静电屏蔽把一个电学仪器放在封闭的金属壳（金属网）里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0,外电场对壳内的仪器不会产生影响，即静电屏蔽。应用：防护服、高压线屏蔽、屏蔽电缆。四、静电吸附应用：静电除尘、静电喷漆、静电复印。