高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用教学设计

静电的防止与利用

【教学目标】

1．知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件。

2．掌握静电平衡状态下的导体特点。

3．了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。

【教学重难点】

掌握静电平衡状态下的导体特点。

【教学过程】

一、复习提问、新课导入

教师：上为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？

学生回答：略

教师投影展示问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？

教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《静电的防止与利用》。（板书课题）

二、新课教学

（一）静电感应

教师：把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？

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。

（二）静电平衡

提问：1．电子的聚集会出现怎样的结果？

提问：2．电子是否会永远这样定向运动下去？

画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状态。

提问：3．最终会出现怎样的现象？

总结：静电平衡的条件

通过学生们互相讨论积极回答：

（三）静电平衡的特点

1．处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。

2．导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。

巩固练习

例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点。当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大？

（四）静电平衡时导体上电荷的分布的特点

1．静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。

2．处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。

3．尖端放电

（1）导体尖端的电荷密度很大，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，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。

（2）那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。

（3）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

（五）静电屏蔽

1．静电屏蔽的定义

教师：回到课前的问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？

演示：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表面，如果将这个导体掏空呢？

静电平衡时，内部没有电荷，所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。

教师：导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。

演示实验：

2．静电屏蔽的应用

（1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。

（2）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。

3．静电屏蔽的两种情况及本质

（1）屏蔽外电场

（2）屏蔽腔内电场

（六）静电吸附——静电现象及其应用

1．静电除尘

2．静电植绒

3．静电喷涂

4．静电分选

5．静电复印