物理課件：靜電現(xiàn)象的應(yīng)用

物理新課標(biāo)導(dǎo)學(xué)第一章靜電場7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用素養(yǎng)目標(biāo)定位※理解靜電平衡狀態(tài)及特點(diǎn)※知道靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)※了解生活中的靜電現(xiàn)象及應(yīng)用素養(yǎng)思維脈絡(luò)1課前預(yù)習(xí)反饋2課內(nèi)互動(dòng)探究3核心素養(yǎng)提升4課內(nèi)隨堂達(dá)標(biāo)5課后課時(shí)作業(yè)課前預(yù)習(xí)反饋1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象處于電場中的導(dǎo)體，由于__________的作用，電荷出現(xiàn)____________的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體中(包括表面上)沒有電荷____________的狀態(tài)。知識(shí)點(diǎn)1靜電平衡狀態(tài)電場力重新分布定向移動(dòng)3．靜電平衡狀態(tài)的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)____________。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面________。(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)__________，導(dǎo)體的表面為__________。處處為零垂直等勢體等勢面1．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的____________。2．在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)________，凹陷的位置____________電荷。知識(shí)點(diǎn)2導(dǎo)體上電荷的分布外表面上越大幾乎沒有1．電離在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場的作用下，使空氣分子中的____________分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。2．尖端放電由于導(dǎo)體尖端的____________很大，其附近電場________，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的____________，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被________到尖端，跟尖端上的電荷________，這相當(dāng)于尖端________電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。知識(shí)點(diǎn)3尖端放電正負(fù)電荷電荷密度很強(qiáng)帶電粒子吸引中和失去3．應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用：__________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的________________會(huì)減少電能的損失。避雷針表面盡量光滑1．定義當(dāng)金屬外殼達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部________電場，因而金屬的外殼會(huì)對其________起保護(hù)作用，使它________不受____________影響的現(xiàn)象。2．應(yīng)用電學(xué)儀器外面有__________，野外高壓線上方還有____________與大地相連，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響。知識(shí)點(diǎn)4靜電屏蔽沒有內(nèi)部內(nèi)部外部電場金屬殼兩條導(dǎo)線『判一判』(1)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再運(yùn)動(dòng)。

(

)(2)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零。

(

)(3)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體電勢為零。

(

)(4)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性。電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。

(

)(5)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，不具有靜電平衡的特點(diǎn)。

(

)思考辨析×

√

×

√

×

『選一選』(多選)夏季，在雷云形成的過程中，由于摩擦起電一些云層帶正電，另一些云層帶負(fù)電，它們對大地的靜電感應(yīng)使地面產(chǎn)生異種電荷。當(dāng)云層與云層間或云層與地面間的“電勢差”達(dá)到幾萬伏以上時(shí)，空氣被擊穿，暴發(fā)電閃雷鳴。假如在戶外我們遭遇雷電，下列防雷措施可行的是

(

)A．在大樹下避雷雨B．停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨C．不要快速開摩托、快騎自行車和在雨中狂奔D．在空曠地帶，最好關(guān)掉手機(jī)電源CD

解析：表面具有突出尖端的導(dǎo)體，在尖端的電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強(qiáng)，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電。因此不要在大樹下避雨；別停留在山頂、山脊的涼亭等地方；快速開摩托、快騎自行車和在雨中狂奔，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人；在空曠地帶使用手機(jī)通話，手機(jī)很有可能成為閃電的放電對象?！合胍幌搿荒阒兰矣秒娨暀C(jī)、收音機(jī)外殼的制作材料為何一般是塑料，而不用金屬的主要原因嗎？解析：若用金屬制作家用電視機(jī)、收音機(jī)外殼，用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽，電磁信號(hào)就難以被電視機(jī)、收音機(jī)這類電磁波接收器接收，電視機(jī)、收音機(jī)就不能正常工作。課內(nèi)互動(dòng)探究探究一對靜電平衡及其特點(diǎn)的理解如圖所示，當(dāng)一個(gè)帶電體靠近不帶電導(dǎo)體時(shí)，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到靜電力的作用，將向著與電場相反的方向定向移動(dòng)，從而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，這就是前面學(xué)習(xí)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。(1)這種定向移動(dòng)是無休止的嗎？(2)電荷的移動(dòng)對導(dǎo)體內(nèi)部的電場有影響嗎？(3)你能在圖中畫出等勢面嗎？提示：(1)不是(2)有(3)能(圖略)13．靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)①內(nèi)外表面分布不同，電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。②感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖甲所示：③凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示：特別提醒：(1)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。(2)人與大地都是導(dǎo)體，在人摸(觸)導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。典例1BCD

解題指導(dǎo)：正確理解處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是處理此類問題的關(guān)鍵。解析：金屬板左側(cè)接地，金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體，金屬板相當(dāng)于近端，而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端，根據(jù)感應(yīng)電荷“近異遠(yuǎn)同”的分布特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對；由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知，a、b兩點(diǎn)電勢相等，接地后電勢等于零，C對；金屬板是一個(gè)等勢體，電場線垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同，D對?！矊c(diǎn)訓(xùn)練1〕

(多選)如圖所示，在水平放置的光滑接地金屬板中點(diǎn)的正上方，有帶正電的點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬球(可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場)自左以速度v0開始在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中

(

)A．小球做先減速后加速運(yùn)動(dòng)

B．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．點(diǎn)電荷Q對小球的庫侖力不做功D．電場力對小球先做正功后做負(fù)功BC

解析：金屬板在Q的電場中達(dá)到靜電平衡時(shí)，金屬板是一個(gè)等勢體，表面是一個(gè)等勢面，表面的電場線與表面垂直，小球所受電場力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)的過程中，電場力方向與位移方向垂直，對小球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理得知，小球的動(dòng)能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選BC。探究二對靜電屏蔽的理解2提示：飛機(jī)外殼是金屬材料的，它會(huì)在雷擊時(shí)形成靜電屏蔽，保護(hù)飛機(jī)內(nèi)的乘客。1．靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零而已。2．靜電屏蔽的兩種情況(1)金屬殼內(nèi)部不受外部影響如圖：把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再張開，說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場的影響。(2)接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場對外部沒有影響如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷＋q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場線如圖甲所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，＋q在殼內(nèi)的電場對殼外空間就沒有影響了，如圖乙所示。特別提醒：(1)接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場對腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不影響。(2)空腔導(dǎo)體不接地，腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場對腔外空間產(chǎn)生影響。

(多選)下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會(huì)被吸引

(

)AD

典例2解題指導(dǎo)：不接地的空腔物體可以屏蔽外界電場，接地的空腔物體可以屏蔽內(nèi)部的電場，其本質(zhì)都是由于外界電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清原電荷產(chǎn)生的電場、感應(yīng)電場以及疊加后的合電場。解析：小紙屑是絕緣體，當(dāng)處于電場中時(shí)，雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng)，但內(nèi)部的極性分子也會(huì)在電場力的作用下移動(dòng)，使異種電荷一端更靠近施感電荷，因而也會(huì)受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，P的電場影響不到導(dǎo)體N的內(nèi)部，即N內(nèi)部無電場，所以S不會(huì)被吸引，A正確。B中N沒有接地，P的電場會(huì)影響到N的外部，即S處有電場，S會(huì)被吸引。C中P和S都處于導(dǎo)體N的外部，S處有電場，會(huì)被吸引。D中N被接地，內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，即S處無電場，不會(huì)被吸引，D正確?！矊c(diǎn)訓(xùn)練2〕

(多選)如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進(jìn)行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導(dǎo)電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是

(

)A．采用金屬材料編織的衣服目的是使衣服不易拉破B．采用金屬材料編織的衣服目的是利用靜電屏蔽C．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)場強(qiáng)為零D．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)電勢為零BC

解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個(gè)等勢屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場及電磁波的危害；等勢面說明電勢相等而不是等于0，而電場中的導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度為0，所以BC正確，AD錯(cuò)誤。核心素養(yǎng)提升(1)應(yīng)用：靜電應(yīng)用依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場力的作用下，奔向并吸附到電極上。(2)危害：靜電由于吸附塵埃會(huì)給印刷、合成纖維等工業(yè)生產(chǎn)帶來危害。靜電對高精密儀器有干擾甚至毀壞作用。靜電的最大危害是有可能因靜電火花點(diǎn)燃某些易燃物質(zhì)而引起爆炸。(3)防止：最簡單而又最可靠的辦法是用導(dǎo)線把設(shè)備接地，這樣可以把電荷引入大地，避免靜電積累。油罐車尾部拖的鐵鏈就是一根接地線。調(diào)節(jié)空氣的濕度也是防止靜電危害的有效方法。靜電的應(yīng)用與防止

(多選)(2019·浙江省杭州市高二上學(xué)期期末)關(guān)于靜電現(xiàn)象的防止與應(yīng)用，下列說法中正確的是

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)A．在自助加油站給汽車加油時(shí)，應(yīng)禁止梳頭或穿脫衣服B．高壓輸電線上方的兩條導(dǎo)線與大地相連，可以把高壓輸電線屏蔽起來，免遭雷擊C．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在其內(nèi)部形成的電場強(qiáng)度為零D．避雷針的作用是通過尖端放電，中和大氣中的電