〖教材分析〗
本節(jié)的主要概念是靜電平衡，掌握靜電平衡的概念，理解靜電平衡的過程。金屬導(dǎo)體放在電場中，達到靜電平衡狀態(tài)是一個非?？斓倪^程，但是對這一過程的分析卻十分重要。引領(lǐng)學(xué)生共同參與討論這一過程，使他們明白自由電荷不再定向移動的條件。應(yīng)用靜電平衡知識，認識尖端放電現(xiàn)象和靜電屏蔽現(xiàn)象，最后是靜電在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。
〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗
物理觀念：通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運動情況的討論，感受靜電平衡概念的建立過程。
科學(xué)思維：掌握歸納、演繹推理的方法，訓(xùn)練學(xué)生的推理能力，親身感受知識的建立過程。
科學(xué)探究：通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運動情況的討論，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：經(jīng)歷觀察、實驗、探究等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)尊重客觀事實、實事求是的科學(xué)態(tài)度。
〖教學(xué)重點與難點〗
重點：掌握靜電平衡的概念、理解靜電平衡的特征。
難點：應(yīng)用靜電平衡知識，認識尖端放電現(xiàn)象和靜電屏蔽現(xiàn)象。
〖教學(xué)準(zhǔn)備〗
多媒體課件、驗電器、金屬小球等，
〖教學(xué)過程〗
一、新課引入
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?
（播放加油站不規(guī)范操作起火的動圖）帶著這兩個疑問，本節(jié)課我們一齊來學(xué)習(xí)《靜電的防止與利用》。（板書課題）
二、新課教學(xué)
（一）靜電平衡
問題1：金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何？
金屬導(dǎo)體內(nèi)部存在大量的自由電子，他們在金屬內(nèi)做無規(guī)則的熱運動，但是從整體看他們，沒有反生宏觀的定向運動。所以不顯電性。
問題2：如果把金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強度為E0的電場中自由電子怎樣移動？
剛開始金屬板內(nèi)的電子受到向左的電場力的作用，朝著左邊向定向運動。
問題3：自由電子會在什么地方積聚？
在導(dǎo)體兩端，積聚等量異種電荷，即金屬板的左側(cè)就集中了一些負電荷，相應(yīng)的右側(cè)就剩下了等量的正電荷。即和我們前面學(xué)習(xí)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象是一樣的。
問題4：自由電子會一直不停的積聚嗎？
自由電荷在金屬內(nèi)部產(chǎn)生了一個附加場強E?，E?的方向與外加場強E0相反，它兩疊加起來。即
E合= E0–E?
一開始外加場強E0仍然大于附加場強E?，合場強仍然向右。于是自由電荷繼續(xù)做定向運動，板兩側(cè)的電荷就繼續(xù)增大。當(dāng)
E?=E0
即
E合= E0–E?=0
金屬導(dǎo)體內(nèi)部合場強為零，自由電子不再發(fā)生定向移動。電荷分布達到穩(wěn)定，這種狀態(tài)叫做導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)。即
金屬導(dǎo)體中，沒有電荷定向移動的狀態(tài)，這種狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。
導(dǎo)體處于靜電平衡時，其內(nèi)部場強處處為0。如果靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部的電場不為零，那么自由電子就要在庫侖力的作用下做定向移動，那就不是靜電平衡狀態(tài)了。這是靜電平衡狀態(tài)的重要特征。
課堂練習(xí)
例1：如圖所示，帶正電小球A靠近不帶電的金屬導(dǎo)體B，由于靜電感應(yīng)導(dǎo)體B的左端出現(xiàn)負電荷，右端出現(xiàn)正電荷，下列說法，正確的是( )
A、用手摸一下B的左端，B將帶正電
B、用手摸一下B的右端，B將帶正電
C、用手摸一下B的中部，B將不帶電
D、用手摸一下B的任何部分，B都將帶負電
解題提示：用手受摸導(dǎo)體B之后相當(dāng)于加長了導(dǎo)體B，那么導(dǎo)體B的遠端就在地球的那邊了，所以最后只剩下異種電荷。選D。
（二）尖端放電
問題1：電荷分布有何特點呢？
通過平衡條件來分析這個問題。
如圖這是一個靜電平衡時的導(dǎo)體E=0。假設(shè)導(dǎo)體內(nèi)部也有電荷存在，那么這個電荷緊挨的位置肯定有場強，即場強E≠0，這是不滿足靜電平衡條件的，所以靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部一定沒有電荷。即
①導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。
問題2：那這些電荷是均勻分布的嗎？
畫圖闡述：這和形狀有關(guān)，一般說來在導(dǎo)體突出的尖端電荷分布會更密集，比如這導(dǎo)體，這是三個尖端的電荷較密，而凹側(cè)部分幾乎沒有電荷。即
②在導(dǎo)體外表面 , 越尖銳的位置,電荷的密度越大。
畫圖闡述：不僅如此導(dǎo)體突出的尖端上電場線也比較密、或者說場強較大。這個性質(zhì)會導(dǎo)致一個有趣的現(xiàn)象——空氣的電離。
當(dāng)尖端電荷密度足夠大時，尖端附近的場強很強，這個場強可以使空氣中原有的少數(shù)正負離子加速，獲得較大的動能，這些離子在運動過程中與其他空氣分子碰撞，使中性的分子電離。產(chǎn)生新一代的正負離子，這些離子又被加速，繼而又去碰撞中性分子，又會產(chǎn)生新的離子，這樣在短時間內(nèi)尖端附近的離子激增。這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。
在這周圍有正負離子，根據(jù)同性相斥，異性相吸。這些離子中與導(dǎo)體尖端異種的離子向尖端運動。到達導(dǎo)體后，與導(dǎo)體所帶電荷中和，而與導(dǎo)體帶同種電荷的離子，則被排開。就好像有電荷從帶電導(dǎo)體的尖端釋放出來一樣，這就是尖端放電現(xiàn)象。
（播放動圖）尖端放電現(xiàn)象，可以看到蠟焰會被推開，這是由于正離子飛過來的緣故。
尖端放電現(xiàn)象的利用——避雷針
（播放動圖）對比撞避雷針的建筑和不裝避雷針的建筑，闡述避雷針的原理。
如果建筑物安裝了避雷針，在避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷會通過針尖放出，逐漸中和云中的電荷，保護建筑物，使其免遭雷擊。
課堂練習(xí)
例2：下列避免被雷劈的方法正確的是（ ）
躲到大樹底下
站在雨中，丟掉身上所有的金屬物質(zhì)
站在雨中穿上橡膠的雨衣和雨鞋
放低姿態(tài)
解題提示：避免形成尖端。
（播放動圖）把一只小鳥放入一個用金屬網(wǎng)制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會安然無恙嗎？如果人在金屬籠子里，給籠子加上高壓電，人安全嗎？
（三）靜電屏蔽
演示實驗：靜電屏蔽
（播放動圖）使帶電的金屬球靠近驗電器，但不接觸，箔片是否張開？
用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，觀察箔片是否張開。
實驗現(xiàn)象分析：根據(jù)剛才的結(jié)論，驗電器就是在一個場強為零的區(qū)域里，不會發(fā)生靜電感應(yīng)，也就是說驗電器不受外部電場的影響。這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。
解析：金屬籠子里的鳥。在靜電屏蔽現(xiàn)象中起到屏蔽作用的金屬殼體不需要封閉的很嚴實。金屬網(wǎng)罩也一樣能起到效果。所以站在金屬籠子里的人不受外面電場的影響，始終是安全的。
靜電屏蔽在實際生產(chǎn)生活中有重要的應(yīng)用。
三條輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。
靜電的危害。例如加油站靜電起火。（回顧課前的問題）
（四）靜電吸附
根據(jù)異性相吸的原理。在電場中，帶電粒子受到靜電力的作用，向著電極運動，最后會被吸附在電極上。（播放動圖）
①靜電除塵。
②靜電噴漆
③靜電打印
課堂練習(xí)
例3：如圖所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負電的小球 P 緩慢地靠近 (不接觸，且未發(fā)生放電現(xiàn)象)時，下列說法中正確的是 ( )
A.B端的感應(yīng)電荷越來越多
B.導(dǎo)體內(nèi)場強越來越大
C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強
D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點產(chǎn)生的場強相等
解題提示：感應(yīng)起電，達到靜電平衡狀態(tài)。且不是均勻的電場。選AC
例4：處于靜電平衡中的導(dǎo)體，內(nèi)部電場強度處處為零的原因是( )
A.導(dǎo)體內(nèi)部無任何電場
B.外電場不能進入導(dǎo)體內(nèi)部
C.所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合電場強度為零
D.外電場和所有感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零
解題提示：殼外電荷在殼內(nèi)空間依然產(chǎn)生電場，只不過與內(nèi)電場相抵消。選D。
〖板書設(shè)計〗
9.4靜電的防止與利用
一、靜電感應(yīng)現(xiàn)象→感應(yīng)起電
①靜電平衡：E合= E0–E?=0
②處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強處處為零。
二、尖端放電
①電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。
②越尖銳電荷的密度越大。
③空氣分子中正負電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。
④尖端上的電荷中和這個現(xiàn)象叫尖端放電。
靜電屏蔽
具有空腔的金屬導(dǎo)體（網(wǎng)）在靜電平衡狀態(tài)下，不僅導(dǎo)體內(nèi)部場強為零，腔內(nèi)場強也為零，因而置于腔內(nèi)的物體不受外界電場的影響，這種作用叫靜電屏蔽。
靜電吸附→利用異性相吸原理
〖教學(xué)反思〗
本教案的主要概念是靜電平衡，掌握靜靜電平衡的特征是本節(jié)的重點；應(yīng)用靜電平電荷分布特點、尖端放電現(xiàn)象、靜電屏蔽現(xiàn)實驗。電平衡的概念、理解衡知識，認識導(dǎo)體的象，要注意做好演示實驗。

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