资源简介

《静电的防止与利用》教学设计
教材来源：人教版高中物理
内容来源：必修三第九章第四节
主 题：静电的防止与利用 第1课时
课 时：1课时
一、教材分析
本节课所采用的教材是人教版高中物理必修三第九章第4节的内容,本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的过程。引领学生共同参与讨论这一过程，使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。应用静电平衡知识，认识尖端放电现象和静电屏蔽现象，最后是静电在实际生产生活中的应用。分析讨论静电在静电复印、静电喷漆和静电除尘等技术中的应用。知道在有可燃气体、粉尘的环境中如何防止静电事故。
学情分析
金属导体放在电场中，达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程的分析却十分重要。一定要带领学生共同参与讨论这一过程，使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。这样做不仅突出了重点，也为突破难点打下基础。带电导体的电荷分布的两个特点对于学生来说是十分深奥的问题,必须通过实验才能加深认识。静电屏蔽现象以及静电屏蔽的应用都必须做好演示实验。
三、教学目标
1、通过理论分析，能说出什么是静电平衡及其特点。
2、通过观察实验现象，能描述导体上电荷的分布，并解释尖端放电的原理。
3、通过阅读课本，能说出静电屏蔽现象及其应用和静电吸附的应用。
四、教学重点
掌握静电平衡状态下的导体特点。
五、教学难点
掌握静电平衡的概念，应用静电平衡知识认识导体的电荷分布特点、尖端放电、静电屏蔽现象。
【实验器材准备】 　
起电机、验电器、橡胶棒、毛皮、金属罩、自制的静电除尘器和法拉第圆筒。
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节1 导入新课 观察实验，发现当起电机工作时，烟雾消失了，停止摇动时，又又烟雾。思考烟雾去哪了？学习了今天的内容，我们就可以解释这一现象了！ 展示学习目标，明确课堂所要研究的任务。 学生边观察实验现象，思考问题。 激发学生的学习兴趣和求知欲，并引出本节课的内容。
环节2 静电平衡 问题1：将金属导体放入电场中，金属中的自由电子将怎样移动？ 问题2：电子是否会永远这样定向运动下去？最终会出现怎样的现象？ 【小结】1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。 2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。 3. 静电平衡的特点：导体内部的合电场强度处处为0，即。 巩固练习：例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 分析：导体中的自由电子沿电场的反方向移动；电子会积聚在导体左侧；电子的积聚使导体左、右两侧出现等量异种电荷，使导体内部产生与方向相反的电场，使导体内部的电场强度削弱；当与大小相等时，导体内部的合电场强度，最终导体中的自由电子不再定向移动。 学生独立做题，并展示答案 以师生互动的方式培养学生的分析能力、语言表达能力和归纳总结能力。
环节3 尖端放电 问题1：静电平衡时导体上电荷怎么分布呢？观察演示实验，并总结电荷分布规律。 演示法拉第圆筒实验 结论 静电平衡时导体上电荷的分布特点： 结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。 阅读课本19页第一段，回答下面问题： 问题2：什么是空气的电离？ 问题3：什么是尖端放电？ 根据学生的回答，总结尖端放电的原理。 问题4：尖端放电的应用与防止有哪些？ （1）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 （2）防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。 观察实验，思考并总结出静电平衡时导体上电荷的分布特点。 阅读课本，回答问题。 培养学生观察思考和归纳总结的能力。
环节4 静电屏蔽 问题1：使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则箔片是否会张开？下面我们通过实验来寻找答案。 演示静电屏蔽实验 使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开 解释看到的现象。 观察到箔片张开 原因:当带正电的金属球靠近验电器时由于静电感应，自由电子将向金属球移动使得金属球带负电，简片由于缺少电子带正电。所以箔片会张开。 用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开。这个现象说明什么 观察到箔片不会张开 原因:用金属网把验电器罩起来，导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，内部电场强度处处为零．电荷只分布在导体的外表面上，所以验电器的箔片不张开，我们把这种现象称之为静电屏蔽。 总结： 1、静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。 2、静电屏蔽的应用 (1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。 (2)带电工作的工人穿戴的工作服都是用包含金属丝的织物制成。 (3)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。 静电的危害可能随时发生，医院的手术台上，煤矿里，实验室里等等，因此静电的危害必须引起人们的警惕。 学生回答问题，观察实验，得出结论。 通过观察实验现象，更形象地理解静电屏蔽。
环节5 静电吸附 静电虽然会有危害，但也可以利用。下面阅读课本21页静电除尘，思考第一个演示实验中，烟雾去哪了？ 利用静电除尘，是烟雾中的粉尘被吸附在金属片上。 继续阅读课本，分析静电喷漆和静电复印的工作原理。 总结： 1、静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。 2、静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 3、静电复印：利用带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。 阅读课本，回答问题。 锻炼学生的自学能力，并解释了课前的实验现象，前后呼应。
环节6 课堂小结 今天，你学到了什么？ 知识小结：1.静电平衡状态下导体的特点 2.静电平衡时,导体上电荷分布特点 3.尖端放电的应用 4.静电屏蔽现象及其应用 5.静电吸附的应用 学生尝试总结。 让知识系统化。
布置作业 课本22页：练习与应用 及时练习巩固
【板书设计】
静电的防止与利用
1.静电平衡状态下导体的特点：
处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0
2.静电平衡时,导体上电荷分布特点：
结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。
3.尖端放电的应用和防护：避雷针、高压设备导体表面尽量光滑。
4.静电屏蔽现象及其应用：(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。
(2)带电工作的工人穿戴的工作服都是用包含金属丝的织物制成。
(3)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。
5.静电吸附的应用：静电除尘、静电喷漆和静电复印。
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