2020-2021学年第5节 静电的利用与防护教案配套ppt课件

这是一份2020-2021学年第5节 静电的利用与防护教案配套ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了课前自主学习，高压静电，高压电源负极，高压电源正极，静电屏蔽，强电场，没有电荷移动，外表面上，不受外电场，课堂合作探究等内容，欢迎下载使用。

一、静电的利用任务驱动　静电在生产和生活中有广泛的应用，你能举出应用静电的例子吗？提示：静电除尘、静电喷雾、激光打印。
1.静电除尘：利用_________实现除尘，原理如图所示。接_____________的金属丝A悬挂于接电源正极的金属筒B中，当电压达到一定值时，金属丝(电晕极)与筒(收尘极)之间会形成很强的电场，使空气电离。
2.静电喷雾：是通过_________发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法，广泛应用于农药喷洒或汽车、家电外壳喷涂等。原理如图所示，喷口上的金属导流管接_____________，被涂工件接_____________并接地，这样在喷口和工件之间便形成了较强的静电场。
3.激光打印：是利用_____来实现“打印”的。
二、静电的防护任务驱动　雷雨天气经常会发生雷击现象，雷击会对地面上的建筑物、人等造成很大的危害，为了避免雷击造成的伤害，人们通常在高大的建筑物上安装什么？ 提示：避雷针。
1.基本方法：将静电导走或_________。2.避雷针原理：避雷针一般安装在建筑物的顶部，当带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生_______，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和接地粗导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。
3.静电平衡(1)定义：导体中_____________的状态叫作静电平衡。(2)特点：①处于静电平衡的导体内部场强为___。②电荷只分布在导体的_________。4.静电屏蔽中空导体达到静电平衡时，内部场强为零，使得内部空间___________的影响。这种现象叫作静电屏蔽。
主题一　静电的利用方式【实验情境】如图所示，这是静电除尘模拟装置。将铝片和铜丝放进去掉底部的矿泉水瓶中，用静电高压电源的负极连接铜丝，正极连接铝片，这样便制成了简易的静电除尘器。实验时，从矿泉水瓶底部充入烟尘，然后放到桌面上。
【问题探究】(1)接通电源，会观察到什么现象？提示：大量烟尘会吸附在铝片上，空气会被净化。(2)解释出现该现象的原因？提示：接上高压电源以后铜丝和铝片之间形成很强的电场，使空气电离，烟尘吸附电离后的负电荷，在电场力作用下向铝片运动，积累到铝片上。
【结论生成】　静电的三种利用方式比较(科学思维)
【典例示范】以下属于静电利用的措施是(　　)A.安装避雷针B.油罐车车尾有一条“小尾巴”C.飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成D.复印机的硒鼓采用半导体材料
【解析】选D。下雨天，云层带电打雷，往往在屋顶安装避雷针，是导走静电，防止触电，故属于静电防范，故选项A错误；油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条铁链就可以及时把产生的静电导走，有利于消除静电，属于静电防范，故选项B错误；飞机起落架的轮胎是用导电橡胶制成，可以有效将飞机上的静电导走，属于静电防范，故选项C错误；复印机的硒鼓采用半导体材料，复印机复印文件资料，就是利用静电墨粉吸附在鼓上，属于静电的利用，故选项D正确；故选D。
【探究训练】1.如图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列表述正确的是 (　　)A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由放电极指向集尘极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大
【解析】选D。尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，故A错误；由于集尘极与电池的正极连接，电场方向由集尘板指向放电极，故B错误；尘埃带负电在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，故C错误；根据F=Eq可得，同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。
2.(多选)如图是静电除尘装置示意图，装置的外壁连到高压电源的正极，中间的金属丝连到负极。将混浊气体通入该装置时，气体中的粉尘会不断向筒壁积累，最后在重力作用下坠落在筒底。在该装置除尘的过程中，下列说法正确的有(　　)A.粉尘由于吸附作用而带上正电荷B.粉尘由于吸附了电子而带上负电荷C.带电粉尘在静电力作用下飞向筒壁D.筒壁与中间金属丝之间存在强大的静电场
【解析】选B、C、D。装置的外壁连到高压电源的正极，中间的金属丝连到负极，粉尘向正极运动，可知粉尘吸附电子后带负电。故A错误，B正确；筒壁与中间金属丝之间存在强大的静电场，粉尘向正极运动，可知粉尘是在静电力作用下飞向筒壁。故C正确；装置的外壁连到高压电源的正极，中间的金属丝连到负极，因此筒壁与中间金属丝之间存在强大的静电场。故D正确。
主题二　静电的防护措施【实验情境】找一根钢针，将其在火焰上烧至微红，竖直插入“电风吹焰”装置塑料棒的顶上。用10×6 cm的一块易拉罐皮，把它剪成电风转轮，过其重心穿一小孔，孔的上方用502胶粘一枚子母扣的母扣，粘牢后置于钢针上，见图(a)。实验时，将高压电源与钢针相接，接通电源，由于尖端放电，电风转轮将沿着尖端相反转动。
如图(b)，将两个针形导体固定在两个绝缘支架上，将连接这两个针形导体的两条导线分别与起电机的两个连接杆相连。调整两针尖的距离，摇动起电机，可看见两针间出现火花，就像闪电一样。
【问题探究】(1)如何解释“电风”吹焰这种现象？提示：针尖处电荷分布最密集，附近电场强度最强，在强电场作用下，针尖与蜡烛间的空气电离，与尖端电性相同的电荷被排斥从而远离尖端，与尖端电性相反的电荷被吸引并与尖端上的电荷中和，从而形成“电风”。(2)你能解释这种“闪电”是怎样产生的吗？提示：这是尖端放电现象，电荷集中在导体的尖端，把附近的空气电离，产生了气体放电的现象。
【结论生成】尖端放电(物理观念)尖端放电现象指的是导体尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。
【典例示范】如图所示，接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r。则该金属球上的感应电荷在球心O处产生的场强等于(　　)
【解析】选D。静电平衡状态下导体内部场强为零，是由于Q和导体上的感应电荷在导体内部叠加后形成的。因而金属球壳上感应电荷在球心处产生的场强与Q在球心处产生的场强大小相同、方向相反，故感应电荷在球心O处产生的场强大小为 ，故选D。
【规律方法】静电平衡的实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。(2)静电平衡时，导体内存在两个电场：外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E′，在导体内部各位置，附加电场E′与外电场E0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零。
静电平衡的形成过程如图所示：
【探究训练】1.一金属球原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec
【解析】选C。处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向。比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强。由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点场强也最大，正确答案为C项。
2.(多选)在如图所示的实验中，验电器的箔片会张开的是(　　)
【解析】选B、D。题图A中验电器箔片不会张开，金属网可以屏蔽外电场；题图B中验电器箔片会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响；题图C中验电器箔片不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响；题图D中电荷Q由于网罩的作用对外无影响，但对内仍有电场，故验电器箔片会张开，选项B、D正确。