《静电现象的应用》教学设计

1《静电现象的应用》教学设计课题§1.7静电现象的应用课型：新授课三维目标一、知识与技能：1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。2、知道静电平衡状态；理解静电平衡的特点，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；3、知道静电屏蔽现象及其应用。二、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。三、态度情感价值观：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。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,学生只有在老师的参与下探究全过程,才能深刻了解静电平衡状态下导体的特征、规律,克服思维定式的负移和主观臆断的不良倾向,培养学生认真严谨的探究品质。教学重难点1．静电场中静电平衡状态下导体的特征，即其电荷分布、电场分布等是重点。2．运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因是难点。2教学过程一、复习提问，引入新课1、思考与讨论：（1）电场的基本性质是什么？（2）金属导体的微观结构如何？自由电子怎样移动？（3）自由电子会在什么地方积聚？电子的积聚会出现怎样的结果？（4）最终会出现怎样的现象？金属导体内部特征2、问题：当我们把导体放入电场中，导体上的自由电荷处于电场中将受电场力作用，这时的导体与无电场时的导体相比有什么不同特征？（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）静电感应1、演示实验：静电感应现象静电感应现象：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，这种现象叫静电感应现象．当外电场撤掉，导体两端电荷又中和，可见静电感应现象中导体上净电荷仍然为零．将不带电的导体置于电场中时，导体那自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布．重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，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．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．总结：①静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态．②特征：导体内部处处场强为零．在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的特点．且导体表面附近任何一点的电场线与这点的表面垂直。2、强调：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零．而且处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体外表面上．这是为什么呢？为了验证这一点，可采用反证法，若导体内部有净电荷，电荷周围有电场，那么导体内部电场强度将不为零，电荷将发生定向移动。3、导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验”电子原子核3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分布。（二）、静电现象的应用1、尖端放电1）、演示尖端放电导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。这就是尖端放电引起的后果。原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。2）、闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则．一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶．四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会．3）、介绍避雷针工作原理和武当雷火炼殿雷火42、静电屏蔽1）演示实验．小鸟在笼中；高压作业2）演示：静电屏蔽3）用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽3、例题分析长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？（三）小结（1）.静电平衡状态下导体的电场特点：①内部场强处处为0②是个等势体，表面是等势面③外部电场线与导体表面垂直（2）.导体上电荷的分布特点：①电荷只分布在导体外表面，内部无电荷②导体表面越尖锐的位置，电荷面密度越大（3）.静电平衡的应用——静电屏蔽（4）.尖端放电——避雷针（应用）（四）课堂练习：1.关于静电平衡，下列说法中正确的是()A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直C．绝缘体也有静电平衡状态D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面2.在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近BOL+qR53.在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则()A．当＋Q在球壳中央时，E＝0B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零4.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况()5.有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示，则B球上电量为＿＿＿＿C，A球上电荷量为＿＿＿＿C，分布在＿＿＿＿。板书设计§1.7静电现象的应用一．静电平衡状态下的导体的电场1.静电平衡状态2.处于静电平衡状态下导体的特征：（1）导体内部场强处处为零（2）导体是一个等势体，导体表面是一个等势面（3）导体内部没有静电荷，只分布在导体表面；越尖锐处电荷密度越大3.尖端放电（4）空气的电离（5）尖端放电（6）尖端放电的应用与防护4.静电屏蔽