課題
7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用
設(shè)計(jì)教師
單立強(qiáng)
授課教師
時(shí)間
課型
新授課
課時(shí)
1課時(shí)
教學(xué)


目標(biāo)
一、知識(shí)與能力


1、了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。


2、了解靜電平衡時(shí)帶電導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)。


3、了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象。


二、過程與方法


通過觀察演示實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析推理，培培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力。


三、情感態(tài)度與價(jià)值觀


體會(huì)生活中的靜電現(xiàn)象，提高抽象思維水平,培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力、科學(xué)探索精神。
重點(diǎn)


難點(diǎn)
重點(diǎn)：靜電場(chǎng)中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性；


難點(diǎn)：運(yùn)用電場(chǎng)有關(guān)知識(shí)，分析、推理出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的成因
教法
討論、探究、總結(jié)
教具
多媒體課件
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教材處理
師生活動(dòng)
【引入】


復(fù)習(xí)問題：


1、電場(chǎng)的重要性質(zhì)是什么？


（對(duì)放入場(chǎng)中的電荷有力的作用）


2、導(dǎo)體的重要特征是什么？


（由做熱振動(dòng)的正離子和做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成 ）


3、什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象？


（把電荷移近不帶電的異體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象）


4、靜電感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么？


（感應(yīng)起電是使物體中的正負(fù)電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分）


★問題：


在電場(chǎng)中引入金屬導(dǎo)體后會(huì)對(duì)空間各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有影響嗎？ 是什么作用
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教材處理
師生活動(dòng)
使金屬內(nèi)的電子定向移動(dòng)的？此移動(dòng)一直進(jìn)行嗎？ 金屬導(dǎo)體內(nèi)部有電場(chǎng)嗎？


引導(dǎo)學(xué)生分析：


若是金屬導(dǎo)體，自由電子在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)，使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布，從而引起導(dǎo)體的某些新的性質(zhì)。


【新課教學(xué)】


■一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)


分析：


導(dǎo)體置于電場(chǎng)中時(shí)，自由電荷受力，發(fā)生定向移動(dòng)，從而重新分布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng)，阻礙電荷定向移動(dòng)，直至最后無電荷定向移動(dòng)為止，這時(shí)感應(yīng)電荷電場(chǎng)與原電場(chǎng)的合場(chǎng)強(qiáng)為零。


★問題：


什么是靜電平衡狀態(tài)；


（導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)）


★問題：靜電平衡狀態(tài)時(shí)具有什么樣的特征？


特征：


1、處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零。


處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量電荷將發(fā)生定向移動(dòng)。


2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是等勢(shì)面，沿導(dǎo)體表面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做功。


可采用反證法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場(chǎng)，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動(dòng)。


二、導(dǎo)體上電荷的分布


一個(gè)導(dǎo)體，不論原來是否帶點(diǎn)，放入電場(chǎng)中以后，都會(huì)由于靜電感應(yīng)而在導(dǎo)體的不同部位出現(xiàn)不同的電荷。那么，在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體上的電荷怎么分布呢？


【演示】： 法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)。


先用起電機(jī)使筒A帶電，至A中箔片張開。


利用驗(yàn)電器B先從A外表面接觸，再與金屬球C接觸，反復(fù)幾次后，可看到C金屬箔片張開。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教材處理
師生活動(dòng)
說明：A外表面游電荷


若使B與A內(nèi)壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔片將不張開。


說明：A內(nèi)壁無電荷


○靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的特點(diǎn)：


ⅰ：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上。


ⅱ：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。


三、尖端放電


導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端放電。再導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭。當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好像被風(fēng)吹動(dòng)一樣朝背離尖端的方向偏移。這就是尖端放電引起的后果。


★問題：為什么會(huì)引起這種后果？


☆：因?yàn)樵诩舛烁浇鼜?qiáng)電場(chǎng)的作用下空氣中殘留的離子會(huì)發(fā)生激烈的運(yùn)動(dòng)。在激烈的運(yùn)動(dòng)過程中它們和空氣分子相碰時(shí)，會(huì)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(hào)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(dòng)的結(jié)果。


★問題：什么是點(diǎn)暈放電？


☆：在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體曲率大的地方(如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處)附近，等電位面密，電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電。


★問題：什么是尖端放電？


☆：尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象。


尖端放電演示儀


避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。


四、靜電屏蔽


【演示】


先使金屬球帶電，然后移近驗(yàn)電器，由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器的金屬箔片張開，若把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩中，可發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的金屬箔片不張開。（下圖）



教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教材處理
師生活動(dòng)
分析：金屬網(wǎng)罩內(nèi)無電場(chǎng)。任取一個(gè)導(dǎo)體殼，處于靜電場(chǎng)中，殼內(nèi)無電場(chǎng)。


反證法：若有電場(chǎng)，電場(chǎng)線發(fā)自殼壁，終止于殼壁，與殼是等勢(shì)體相矛盾，這樣的電場(chǎng)線不存在。
教學(xué)后記
板書設(shè)計(jì)

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7 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用

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