2019《生活中的靜電現(xiàn)象》學(xué)案設(shè)計(jì)精品教育

1、生活中的靜電現(xiàn)象學(xué)案設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)了解放電現(xiàn)象，知道尖端放電的原理。通過了解雷電和避雷方法，認(rèn)識(shí)人類社會(huì)在發(fā)展過程中如何 適應(yīng)自然，建立人類必須與自然相互依存、和諧發(fā)展的知識(shí)。了解人類應(yīng)用靜電和防止靜電的事例。二、學(xué)習(xí)過程任務(wù)一：認(rèn)識(shí)放電現(xiàn)象觀察演示實(shí)驗(yàn)：小結(jié)：導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場(chǎng)就特別 強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生尖端放電。請(qǐng)你閱讀課本第10頁(yè)和下例資料后回答問題：放電現(xiàn)象帶電物體失去電荷的現(xiàn)象叫做放電.常見的放電現(xiàn)象有以下幾 種：接地放電地球是良好的導(dǎo)體，由于它特別大，所以能夠接受大量電荷而 不明顯地改變地球的電勢(shì)，這就如同從海洋中抽水或向海洋中放水， 并不能明顯改變海平面的高度一樣

2、。如果用導(dǎo)線將帶電導(dǎo)體與地球相 連，電荷將從帶電體流向地球，直到導(dǎo)體帶電特別少，可以認(rèn)為它 不再帶電。(如果導(dǎo)體帶正電，實(shí)際上是自由電子從大地流向?qū)?體，這等效于正電荷從導(dǎo)體 流向大地。)生產(chǎn)中和生活實(shí)際中往往 要避免電荷的積累，這時(shí)接地是一項(xiàng)有效措施?；鸹ǚ烹姰?dāng)高壓帶電體與導(dǎo)體靠得很近時(shí)，強(qiáng)大的電場(chǎng)會(huì)使它們之間的空 氣瞬間電離，電荷通過電離的空氣形成電流。由于電流特別大，產(chǎn)生 大量的熱，使空氣發(fā)聲發(fā)光，產(chǎn)生電火花，這種放電現(xiàn)象叫火花放 電?；鸹ǚ烹娫谏钪谐?huì)遇到。干燥的冬天，身穿毛衣和化纖衣 服，長(zhǎng)時(shí)間走路之后，由于摩擦，身體上會(huì)積累靜電荷。這時(shí)如果手 指靠近金屬物品，你會(huì)感到手上有針刺般

3、的疼痛感。這就是火花放電 引起的。如果事先拿一把鑰匙，讓鑰匙的尖端靠近其他金屬體，就會(huì) 避免疼痛。在光線較暗的地方試一試，在鑰匙尖端靠近金屬體的時(shí) 候，不但會(huì)聽到響聲，還會(huì)看到火花.在一些工廠或?qū)?驗(yàn)室里，存 在大量易燃?xì)怏w，工作人員要穿一種特制的鞋，這種鞋的導(dǎo)電性能很 好，能夠?qū)㈦姾蓪?dǎo)入大地，避免電荷在人體上的積累，以免產(chǎn)生火花 放電，引起火災(zāi)。尖端放電通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場(chǎng)特別強(qiáng)，空氣分子 中的正負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場(chǎng)力，有可能被“撕”開，這個(gè)現(xiàn) 象叫做空氣的電離。由于電離后的空氣中有了可以自由移動(dòng)的電荷， 空氣就可以導(dǎo)電了?？諝怆婋x后產(chǎn)生的負(fù)電荷就是電子，失去電子的

4、原子帶正電，叫做正離子。由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上的靜電荷 總是分布在表面上，而且一般說來分布是不均勻的，導(dǎo)體尖端的電荷 特別密集，所以尖端附近空氣中的電場(chǎng)特別強(qiáng)，使得空氣中殘存的少 量離子加速運(yùn)動(dòng)。這些高速運(yùn)動(dòng)的離子撞擊空氣分子，使更多的分 子電離。這時(shí)空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了尖端放電現(xiàn)象尖端放電在技術(shù)上有重要意義。高壓輸電導(dǎo)線和高壓設(shè)備的 金屬元件，表面要很 光滑，為的是避免因尖端放電而損失電能或造成事故。問題1 :放電現(xiàn)象有哪些？問題2：什么是火花放電？什么是接地放電？問題3：尖端放電的原理是什么？尖端放電的原理有何應(yīng)用？任務(wù)二：認(rèn)識(shí)雷電 (1)閱讀下列資料: 雷電產(chǎn)生：雷電是發(fā)生在大

5、氣層中大氣或云塊在氣流作用下產(chǎn)生異 性電荷的積累使某處空氣被擊穿，電荷中和產(chǎn)生強(qiáng)烈的聲、光、電并 發(fā)的一種物理現(xiàn)象，通常是指帶電的云層對(duì)大地之間，云層與云層之 間，云層內(nèi)部的放電現(xiàn)象。這個(gè)放電的過程會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃電和巨大 的聲響，即人們常說的“電閃雷鳴”。原因：雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對(duì)流發(fā)展旺盛的積雨云中，因此常伴有強(qiáng)烈的陣風(fēng)和暴雨，有時(shí)還 伴有冰雹和龍卷風(fēng)。在夏天的午后或傍晚，地面的熱空氣攜帶大量的 水汽不斷地上升到高空，形成大范圍的積雨云，積雨云頂部一般較 高，積雨云的不同部位聚集著大量的正電荷或負(fù)電荷，可達(dá)20公 里，云的上部常有冰晶。冰晶的淞附，水滴的破碎以及空氣

6、對(duì)流等 過程，使云中產(chǎn)生電荷，云中電荷的分布較復(fù)雜，但總體而言，云的上部以正電荷為 主，下部以負(fù)電荷為主從而形成雷雨云。而地面因 受到近地面雷雨云的靜電感應(yīng)，也會(huì)帶上與云底相反符號(hào)的電荷，兩 者相當(dāng)于一個(gè)巨大的電容器。一般情況下，我們把地面看成 零電勢(shì) 面，積雨云與地面的高度差比較大，根據(jù)U=Ed積雨云與地面間的電場(chǎng)強(qiáng)度與距離都很大，所以它們間的電勢(shì)差 很大，即 電壓很大。閃電的電壓很高，約為1億至10億伏特。閃電的平均電流是3萬(wàn)安培，最大電流可達(dá)30萬(wàn)安培。一個(gè) 中等強(qiáng)度雷暴的功率可達(dá)一千萬(wàn)瓦，相當(dāng)于一座小型核電站的輸出功 率.當(dāng)云層里的電荷越積越多，使電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，就會(huì) 把空氣擊

7、穿，打開一條狹窄的通道強(qiáng)行放電。當(dāng)云層放電時(shí)，由于 云中的電流很強(qiáng)，通道上的空氣瞬間被燒得灼熱，溫度高達(dá)6000- -20190c,所以發(fā)出耀眼的強(qiáng)光，這就是閃電。而閃道上的高溫會(huì)使空氣急劇膨脹，同時(shí) 也會(huì)使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強(qiáng)烈 的沖擊波活動(dòng)形成了雷聲危害：自然界每年都有幾百萬(wàn)次閃電。雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國(guó)國(guó) 際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一。最新統(tǒng)計(jì)資料表 明，雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災(zāi)害的第 三位。全球每年因雷擊 造成人員傷亡，財(cái)產(chǎn)損失不計(jì)其數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年因雷擊 以及雷擊負(fù)效應(yīng)造成的人員傷亡達(dá)3000 4000人，財(cái)產(chǎn)損失在50 億元到100億元人民

8、幣。雷電災(zāi)害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。 現(xiàn)代電子技術(shù)的高速發(fā)展，帶來的負(fù)效應(yīng)之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低.以大規(guī)模集成電路為核心組件的測(cè)量，監(jiān)控，保護(hù)，通 信，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力，航空，國(guó)防，通 信，廣電，金融，交通，石化，醫(yī)療以及其它現(xiàn)代 生活的各個(gè)領(lǐng)域， 以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對(duì)暫態(tài)過電 壓，過電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過電壓不僅會(huì)造成電子設(shè)備產(chǎn) 生誤操作，也會(huì)造成更大的直接經(jīng)濟(jì)損失和廣泛的社會(huì)影響。防雷：預(yù)防雷電總的原則：一是人體的位置盡量降低，以減少 直接雷擊的危險(xiǎn)；二是人體與地面的接觸部分如雙腳要盡量靠近， 與地面接觸越小愈好，

9、以減少“跨步電壓”。(1)在野外，應(yīng)立即尋找蔽護(hù)所。以裝有避雷針的，鋼架的或鋼盤 混凝土建筑物，作為避雷場(chǎng)所，具有完整金屬車廂的車輛也可以利 用。(2)沒有掩蔽所時(shí)，要遠(yuǎn)離高壓輸電線。高壓輸電線均為裸線且電壓均在萬(wàn)伏以上，如果離高壓線的距離小于1壓均在萬(wàn)伏以上，如果離高壓線的距離小于1米時(shí)，容易造成極嚴(yán)重的觸電事故。千萬(wàn)不要靠近空曠地帶或山頂上的孤樹，這里最易受 到雷擊； 高樹林子的邊緣，電線，旗桿的周圍和干草堆，帳 篷等無避雷設(shè)備的 高大物體附近，鐵軌，長(zhǎng)金屬欄桿和其他 龐大的金屬物體近旁，山頂，制高點(diǎn)等場(chǎng)所也不能停留。這 些地方最容易遭遇雷電襲擊。雷電期間，如正在駕車，應(yīng)留在車內(nèi)。車殼是金

10、屬的，因屏蔽作用，就算閃電擊中汽車，也不會(huì)傷人。因此，車廂 是躲避雷擊 的理想地方。但是雷電期間最好不要騎馬，騎自行車，騎摩托車和開 敞篷拖拉機(jī)；不要攜帶金屬物體在露天行走，不要使用手機(jī)；不要 靠近避雷設(shè)備的任何部分；盡量不要使用設(shè)有外接天線的收音機(jī)和電 視機(jī)，不要接打電話。如果你在江，河，湖泊或游泳池中游泳時(shí)，遇上雷雨則要趕快 上岸離開。因?yàn)樗嬉自饫讚?，況且在水中若受到雷擊傷害，還增加 溺水的危險(xiǎn)。另外，盡可能不要呆在沒有避雷設(shè)備的船只上，特別是 高桅桿的木帆船。如果在空曠的野外無處躲避，應(yīng)該盡量尋找低凹地(如土 坑)藏身，或者采用盡量降低重心和減少人體與地面的接觸面積，立 即下蹲，雙腳并

11、攏，手放膝上，身向前屈，千萬(wàn)不要躺在地上，壕溝 或土坑里，如能披上雨衣，防雷效果就 更好.在野外的人群，無論 是運(yùn)動(dòng)的，還是靜止的，都應(yīng)拉開幾米的距離，不要擠在一起，也可 躲在較大的山洞里。注意當(dāng)你感到皮膚刺痛或頭發(fā)豎起，是雷電將至的先兆，要立即倒在地上。受到雷擊的人可能被燒傷或嚴(yán)重休克，但身上并不帶 電，可以安全地加以處理。(8)如有強(qiáng)雷鳴閃電時(shí)你正巧在家里， 建議無特殊需要，不要冒險(xiǎn)外出。但也 應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：不宜在 建筑物朝天平面(天面)上活動(dòng)。因?yàn)楫?dāng)朝天平面發(fā)生直接雷擊時(shí)， 強(qiáng)大的雷電流可導(dǎo)致人員 傷亡。不宜使用淋浴器。因?yàn)樗芘c防雷 接地相連，雷電流可通過水流傳導(dǎo)而致人傷亡。緊閉門窗

12、，防止側(cè) 擊雷和球雷侵入。利用：雷電中所蘊(yùn)涵的能量很多，全世界一天的雷電放 電的 能量可以足夠人類用一年。如果能好好的將雷電利用起 來，將使人類對(duì)與其他能源的依賴大大減少.但是以現(xiàn)在的技術(shù)條件來說，人類對(duì)于雷電的應(yīng)用仍處于設(shè)想階段。雷電是一種無污染的能源，它一次放電能達(dá)1至10億焦耳。中國(guó)成語(yǔ)中就有“雷霆萬(wàn)鈞”之力一詞（霆：劈雷，鈞：古代的重量單位，合當(dāng)時(shí)30斤）。利用這種巨大的沖 擊力，可 以夯實(shí)松軟的基地，從而為建筑工程節(jié)省大量的能源。根據(jù)高頻感應(yīng) 加熱原理，利用雷電產(chǎn)生的高溫，可使巖石內(nèi)的水分膨脹，達(dá)到破碎 巖石，開采礦石之目的。雷電能治病：每場(chǎng)雷雨過后，空氣中的氣體分子在雷電場(chǎng)的 作用

13、下，會(huì)分離出帶負(fù)電的負(fù)氧離子。研究人員測(cè)試表明，雷雨過 后，每立方厘米空氣中的負(fù)氧離子可達(dá)1萬(wàn)余個(gè)，而晴天里的鬧市 區(qū)，負(fù)氧離子僅幾十個(gè)。實(shí)驗(yàn)表明：被稱作“空氣的維生素”的負(fù)氧 離子，對(duì)人體健康很有利。醫(yī)療專家模擬雷雨的神奇作用，將負(fù)氧離 子引入病房，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室內(nèi)空氣中的負(fù)氧離子與正離子的比例調(diào) 控在9比1之時(shí)，對(duì)氣喘，燒傷，潰瘍以及其他外傷的治療有促進(jìn) 作用，可使居室內(nèi)細(xì)菌，病毒減少；同時(shí)，對(duì)過敏性鼻炎，神經(jīng)性 皮炎，關(guān)節(jié)疼痛等病癥均有一定的療效。釣魚的朋友有一條漁諺云：“寧釣雷雨后，不釣雷雨前。”也是基于這個(gè)道理。此外，雷鳴電 閃時(shí)，強(qiáng)烈的光化學(xué)作用，還會(huì)促使空氣中的一部分氧氣發(fā)生反應(yīng)

14、， 生成具有漂白和殺菌作用的臭氧。伴隨著雷電的上升氣流，可將停滯 于對(duì)流層下面的污染大氣攜帶到10公里以上的平流層底部。它可以制造氮肥：發(fā)生雷電時(shí)，大氣中的閃電通道可達(dá) 幾千米長(zhǎng)，溫度極高，有大量的氮 和氧化合成二氧化氮。生成的二氧化氮溶解于雨水中，變成濃度不高 的硝酸，落入土壤中，又和其他物質(zhì)化合變成硝石。是大自然對(duì)人類 無償?shù)亩髻n。雷電可預(yù)示天氣：農(nóng)諺云：“東閃日頭西閃雨” 因中國(guó)地處西風(fēng)帶內(nèi)，云雨大多從西邊移動(dòng)過來影響本地。其他還有“南閃火門開，北閃有雨來”等。雷電找礦：雷電愛打擊容易導(dǎo)電的物體，利用這一特點(diǎn)，為 地質(zhì)勘探人員尋找金屬礦床提供了線索。閱讀后結(jié)合教材第10頁(yè)和第11頁(yè)，請(qǐng)你

15、談?wù)劮览椎囊恍?具體 方法。(2)閱讀教材第12頁(yè)的STS后回答：?jiǎn)栴}1 :雷電屬于哪一種放電現(xiàn)象？問題2：如何避免高大建筑物遭到雷擊？問題3：避雷針的發(fā)展歷史是怎樣的？任務(wù)三：認(rèn)識(shí)靜電的防止和應(yīng)用請(qǐng)你閱讀下列資料：靜電的防止和應(yīng)用防止：在人們生活的任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都有可能產(chǎn)生靜 電。要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取一些措施控制靜電使其不產(chǎn) 生危害。如生活中的一些具體做法：1.室內(nèi)要保持一定的濕度，室內(nèi)要勤拖地、勤灑水，1.室內(nèi)要保持一定的濕度，室內(nèi)要勤拖地、勤灑水，或用加濕器加濕；要勤洗澡、勤換衣服，以消除人體表面積聚的 靜電荷。發(fā)現(xiàn)頭發(fā)無法梳理時(shí)，將梳子浸入水中片刻，等靜電消除之 后

16、，便可以將頭發(fā)梳理服帖了。脫衣服之后，用手輕輕 摸一下墻壁， 摸門把手或水龍頭之前也要用手摸一下墻，將體內(nèi)靜電“放”出去， 這樣靜電就不會(huì)傷你了。對(duì)于老年人，應(yīng)選擇柔軟、光滑的棉紡織 或絲織內(nèi)衣、內(nèi)褲，盡量不穿化纖類衣物，以使靜電的危害減少到最 低限度。出門前去洗個(gè)手，或者先把手放墻上抹一下去除靜電，還有盡 量不穿化纖的衣服。為避免靜電擊打，可用小金屬器件（如鑰匙）、棉抹布等 先碰觸大門、門把、水龍頭、椅背、床欄等消除靜電，再用 手觸及。穿全棉的內(nèi)衣。準(zhǔn)備下車的時(shí)候，用右手握住檔，然后用手指碰著下面鐵的 部位，然后開車門，把左手放在車門有鐵的位置，但是左手別松，然 后把右手放掉，下車，這時(shí)候你

17、再用右手抓著門就不會(huì)被電到了接下 去，用力一關(guān)。應(yīng)用：目前靜電已經(jīng)有多種應(yīng)用，如靜電除塵、靜電噴涂、靜 電植絨、靜電復(fù)印等。以煤作燃料的工廠、電站，每天排出的煙氣帶 走大量的煤粉，不僅浪費(fèi)燃料，而且嚴(yán)重地污染環(huán)境.利用靜電除 塵可以消除煙氣中的煤粉.除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲 B組成，A接到高壓電源的正極，B接到高壓電源的負(fù)極，它們之間有 很強(qiáng)的電場(chǎng)，而且距B越近，場(chǎng)強(qiáng)越大B附近的空氣分子被強(qiáng)電場(chǎng)電離，成為電子和 正離子正離子被吸到上，得到電子，又成為分子子正離子被吸到上，得到電子，又成為分子.電子在 向著正極A運(yùn)動(dòng)的過程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上， 最后在重力

18、的作用下落入下面的漏斗中.靜電除塵用于粉塵較多的各 種場(chǎng)所，除去有害的微粒，或者回收物資，如回收水泥粉塵。設(shè)法使油漆微粒帶電，油漆微粒在電場(chǎng)力的作用下向著作為電極 的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，完成噴漆的工作。這就是靜電 噴涂.使絨毛帶電，可以使絨毛植在涂有粘著劑的紡織物上，形成 像刺繡似的紡織品.這就是靜電植絨。靜電復(fù)印可以迅速、方便地把圖書、資料、文件復(fù)印下來 靜電復(fù)印機(jī)的中心部件是一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的接地的鋁質(zhì)柱體，表面鍍一層復(fù)印機(jī)的中心部件是一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的接地的鋁質(zhì)柱體，表面鍍一層半導(dǎo)體硒，叫做硒鼓.半導(dǎo)體硒有特殊的光電性質(zhì)：沒有光照射時(shí) 是很好的絕緣體，能保持電荷；受到光的照射立即變成導(dǎo)

19、體，將所 帶的電荷導(dǎo)走。復(fù)印每一頁(yè)材料都要經(jīng)過充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印等幾個(gè) 步驟. 這幾個(gè)步驟是在硒鼓轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中依次完成的充電：由電源使 硒鼓表面帶正電荷。曝光：利用光學(xué)系統(tǒng)將 原稿上的字跡的像成在硒 鼓上。硒鼓上字跡的像，是沒有光照射的地方，保持著正電荷.其 他地方受到了光線的照射，正電荷被導(dǎo)走.這樣，在硒鼓上留下了 字跡的“靜電潛像”.這個(gè)像我們看不到，所以稱為潛像.顯影：帶 負(fù)電的墨粉被帶正電的“靜電潛像”吸引，并吸附在“靜電潛像” 上，顯出墨粉組成的字跡.轉(zhuǎn)?。簬д姷霓D(zhuǎn)印電極使輸紙機(jī)構(gòu)送 來的白紙帶正電。帶正電的白紙與硒鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將 帶負(fù)電的墨粉吸到白紙上。此后，吸附了墨粉的紙送入定影區(qū)，墨粉在高