2024-2025學(xué)年新教材高中物理第九章靜電場及其應(yīng)用第四節(jié)靜電的防止與利用教案新人教版必修3

PAGE7-靜電的防止與利用學(xué)習(xí)目標(biāo)一、學(xué)問與技能通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動狀況的探討，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。二、過程與方法1.了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象，關(guān)注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象；2.了解靜電吸附原理，知道靜電在除塵、噴漆、復(fù)印等生產(chǎn)中的應(yīng)用。三、情感看法與價值觀通過生產(chǎn)中的應(yīng)用，培育他們溝通溝通的實(shí)力，提高理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)力。重點(diǎn)難點(diǎn)1、知道什么是靜電平衡狀態(tài)，理解處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特性。（重點(diǎn)）2、知道什么是靜電屏蔽及其有關(guān)應(yīng)用。（重點(diǎn)）3、知道導(dǎo)體上電荷的分布規(guī)律。（難點(diǎn)）教學(xué)打算課件教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課：【老師引入課程】自然界到處都有靜電。生產(chǎn)中的攪拌、擠壓、切割等活動，生活中的穿衣、脫衣、運(yùn)動等過程都可能產(chǎn)生靜電。在加油站給車加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？二、講授新課： 1、靜電平衡【老師引導(dǎo)】在圖中，導(dǎo)體中的自由電子怎么定向移動？積聚在什么地方？電子的積聚出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？最終會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？導(dǎo)體中的自由電子沿電場的反方向移動；電子會積聚在導(dǎo)體左側(cè)；電子的積聚使導(dǎo)體左、右兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷，使導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與方向相反的電場，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度減弱；當(dāng)與大小相等時，導(dǎo)體內(nèi)部的合電場強(qiáng)度，最終導(dǎo)體中的自由電子不再定向移動?！拘〗Y(jié)】1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：放入電場中的導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體的兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)。【老師補(bǔ)充】靜電平衡的實(shí)質(zhì)（1）在達(dá)到靜電平衡的過程中，外電場引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場和外電場方向相反，使合電場強(qiáng)度減小，隨著感應(yīng)電荷的接著增加，合電場強(qiáng)度漸漸減小，直至合電場強(qiáng)度為0，自由電荷的定向移動停止。（2）靜電平衡的特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部的合電場強(qiáng)度到處為0，即。2、尖端放電【老師引導(dǎo)】視察課件上的尖端放電現(xiàn)象。導(dǎo)體尖端旁邊的電場特殊強(qiáng)，它會導(dǎo)致一個重要的后果，就是尖端放電。再導(dǎo)體尖端旁邊放一根點(diǎn)燃的蠟燭。當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時候，火焰就似乎被風(fēng)吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。這就是尖端放電引起的后果?！纠蠋熝a(bǔ)充】因?yàn)樵诩舛伺赃厪?qiáng)電場的作用下空氣中殘留的離子會發(fā)生激烈的運(yùn)動。在激烈的運(yùn)動過程中它們和空氣分子相碰時，會使空氣分子電離，從而產(chǎn)生大量新的離子，這就使空氣邊得易于導(dǎo)電。與尖端上電荷同號的離子受到排斥而飛向遠(yuǎn)方，蠟燭的火焰偏移就是受到這種離子形成的“電風(fēng)”吹動的結(jié)果?！纠蠋熖釂枴咳绾卫斫鈱?dǎo)體尖端旁邊的電場很強(qiáng)？回答：因?yàn)殡妶鼍€從正電荷動身終止于負(fù)電荷，所以電荷密度大的地方電場線必定密集，尖端旁邊電場線密集，則其旁邊電場強(qiáng)度大。【老師總結(jié)】1、尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場使旁邊的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。2、尖端放電的應(yīng)用與防止（1）應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避開雷擊的一種設(shè)施。（2）防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑，削減電能的損失。3、靜電屏蔽【老師引導(dǎo)】使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器，但不接觸，箔片是否張開？用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗(yàn)電器，視察箔片是否張開?！纠蠋熝a(bǔ)充引導(dǎo)】靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零，似乎是金屬殼將外電場“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。【老師總結(jié)】靜電屏蔽的兩種狀況導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部圖示實(shí)現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消逝，起到屏蔽內(nèi)電場的作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電屏蔽是激發(fā)電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)果，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體4、靜電吸附【老師總結(jié)】1．靜電除塵：設(shè)法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極被收集起來。2．靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運(yùn)動，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。3．靜電復(fù)印的工作過程：（1）充電：通過電源使有機(jī)光導(dǎo)體鼓帶上正電。（2）曝光：利用光學(xué)系統(tǒng)將原稿上字跡的像成在有機(jī)光導(dǎo)體鼓上，有字跡的地方保留正電荷。（3）顯影：帶負(fù)電的墨粉被吸附在字跡成像處，顯示出墨粉組成的字跡。（4）轉(zhuǎn)印：帶正電的轉(zhuǎn)印電極使白紙帶上正電，帶正電的白紙與有機(jī)光導(dǎo)體鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將帶負(fù)電的墨粉吸附在白紙上。（5）放電：使有機(jī)光導(dǎo)體放電，除去表面的殘余電荷。課堂練習(xí)1、將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸)，另有一個懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖所示，于是有()A.A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向 B.A的位置不變，B向右偏離豎直方向C.A向左偏離豎直方向，B的位置不變 D.A和B的位置都不變答案：B2、如圖所示，用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗(yàn)電器，則下面關(guān)于驗(yàn)電器箔片的說法正確的是()A.箔片張開B.箔片不張開C.帶電金屬球電量足夠大時才會張開D.箔片張開的緣由是金屬網(wǎng)罩感應(yīng)帶電產(chǎn)生的電場答案：B3、如圖所示，A為空心金屬球，B為金屬球，將另一帶正電的小球C從A球開口處放入A球中心，不接觸A球，然后用手摸一下A球，再用手接觸一下B球，再移走C球，則()A.A球帶負(fù)電，B球帶正電 B.A球帶負(fù)電，B球不帶電C.兩球都帶負(fù)電 D.兩球都帶正電答案：B4、小強(qiáng)在加油站加油時，看到加油機(jī)上有如圖所示的圖標(biāo)，關(guān)于圖標(biāo)涉及的物理學(xué)問及其理解，下列說法正確的是()A.制作這些圖標(biāo)的依據(jù)是靜電屏蔽原理B.工作人員工作時間須穿絕緣性能良好的化纖服裝C.化纖手套與接觸物簡單摩擦起電存在平安隱患D.用絕緣的塑料梳子梳頭應(yīng)當(dāng)沒有關(guān)系答案：C5、如圖所示,運(yùn)輸汽油等易燃易爆物品的車輛總有一條鐵鏈拖在地上,這樣做的目的是()A.發(fā)出聲音,引起路人留意 B.減緩車速,保證行車平安

C.把靜電引入大地,避開因放電引起爆炸 D.與地面發(fā)生摩擦,在運(yùn)輸車上積累電荷答案：C6、下列設(shè)備或做法中，利用了尖端放電原理的是（）A.避雷針 B.靜電復(fù)印C.靜電除塵 D.給飛機(jī)加油時，要把油箱與大地用電纜連接起來答案：A板書設(shè)計§9.4靜電的防止與利用一、靜電平衡1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：放入電場中的導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體的兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象。2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)。3．導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度特點(diǎn)：內(nèi)部電場強(qiáng)度到處為0。二、尖端放電1．電離：導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，旁邊的電場強(qiáng)度很大，空氣中的帶電粒子猛烈運(yùn)動，從而使空氣分子被撞“散”而使空氣分子中的正、負(fù)電荷分別的現(xiàn)象。2．尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場使旁邊的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。3．尖端放電的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避開雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑，削減電能的損失。三、靜電屏蔽1．靜電屏蔽：靜電平衡時，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場到處為零，外電場對殼內(nèi)不會產(chǎn)生影響。2．靜電屏蔽的應(yīng)用(1)把電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里。(2)野外三條輸電線上方架設(shè)兩條導(dǎo)線，與大地相連，把輸電線屏蔽起來。四、靜電吸附1．靜電除塵：設(shè)法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃