资源简介

学校 课题 9.4 静电的防止与利用
年级 高一 学科 物理
教材分析 1.课标要求 普通高中物理课程标准（2017版 2020 年修订）【内容要求】： “3.1.4 了解生产生活中关于静电的利用与防护。例 6 分析讨论静电在激光打印、静电喷雾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。 ” 2.内容分析 本章在高中物理教学中占有重要地位，在培养学生学科核心素养方面具有重要意义，本章教材的内容与生活实际及生产实际联系十分密切，教材的编写突出了这一点，也很好地体现了新课程“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。 本节是静电感应现象的具体应用，重要内容是静电平衡状态下导体的特点及静电在生产生活中的应用与防护，是前面所学内容的综合及拓展，涉及静电平衡、静电屏蔽、尖端放电等抽象内容。与生产生活、科技进步、社会发展密切相关，能培养学生观察和解释自然、解决简单实际问题的能力。 教材内容有静电平衡、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附等内容，主要知识结构是由知识 现象 应用的过程。
学情分析 1.已有基础： ①学生已对摩擦起电、感应起电及电荷间的作用有所掌握。 ②知道电场是一种物质，会用电场强度表示电场的强弱及方向。 ③静电现象有一定的实际体验。 2.思维特点： ①思维上由经验型向辩证型转化 ②自我意志因素重要，倾向于自主探究事物本质 3.心理特点： ①有一定的辨别能力 ②厌倦简单重复的知识
4.理解难点： 用静电平衡知识认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象
教学目标 1.理解静电平衡状态的形成过程，知道处于静电平衡的导体内部电场强度处处为 0。 2.了解尖端放电、静电屏蔽的现象，了解静电的防止的原理。 3.知道静电吸附原理，了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。 4.关注生活、生产中的静电现象，体会物理学与生产和生活的紧密联系。 5.核心素养： ①【物理观念】通过研究静电平衡状态的问题，使学生能掌握分析问题的方法。 ②【科学思维】通过对尖端放电和静电屏蔽现象的分析，发展模型建构、科学论证的科学思维。 ③【科学探究】科学探究：通过静电平衡状态下的导体特点的理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力，探究式学习过程加强学生间的交流与合作等科学探究能力。 ④【科学态度与责任】通过对尖端放电、静电屏蔽现象及其应用的学习过程，培养学生实事求是的科学品质和坚持原则， 培养学以致用的科学态度与社会责任。
教学重难点 重点：掌握静电平衡的概念、理解静电平衡的特征。 难点：应用静电平衡知识，认识尖端放电现象和静电屏蔽现象。
教学准备 教师准备：学案、塑料梳子、毛巾、视频、课件、教师机 学生准备：复习前面内容、预习新课、学生平板
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 智慧课堂应 用及分析 1.功能选择 2.应用价值 3.评价体现 时长
导 入 新 自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、 展示图片， 做演示实验 1.学生认真观察 , 并思考老师提出的问题。 2． 学 生 获 得 感性认识。 3．能初步明确课堂所要研究的任务。 利用“抢 答”评价学生的学习积极性和学习能力。 1分3 0秒
运动等过程都可生静电。 在加油站给车加油前，为什么呢 能 产
演示实验一，提出问题： 日光灯靠近荧光
课 灯的时候日光灯会发光， 当用金属网罩住日光灯后灯管不亮，拿掉金属网后日光灯又发光了，为什么会出现这个现象呢？ 我们通过这节课的学习来寻找答案。
探究静电平衡状态下导体的特点 活动一：学生自主理论探究放入电场中不带电导体内部场强的特点 把不带电的导体放入电场中会出现什么样的现象？ 问题1：金属导体的微观结构如何 问题2：如果把金属导体ABCD放入电场强度为E0 的电场中自由电子怎样移动？ 引导学 生回答 问题问 题，大 胆提出 猜想 带领学生分 析，引导学生深刻思考，总结规 律。 利用 “分组作答” 学生回答： 1.金属导体内部存在大量的自由电子， 他们在金属内做无规则的热运动， 但是从整体看他们， 没有反生宏观的定向运动。所以不显电性。 2.刚开始金属板内的电子受到向左的电场力的作用， 朝着左边向定向运动。 3.在导体两端，积聚等量异种电荷， 即金属板的左侧就集中了一些负电荷， 相应的右侧就剩下了等量的正电荷。即和我们前面学习的静电感应现象是一样的。 4.金属导体内部合场强为零， 自由电子不再发生定向移动。 利用“随机 选人”增加学生与教 师、学生与 学生之间的 互动交流。 分组作答功 能检查小组 合作讨论的成果和质 量，既考查 了同学之间 合作能力， 9分2 0秒
问题3： 自由电子会在什么地方积聚
问题4： 自由电子会一直不停的积聚吗？ 自由电荷在金属内部产生了一个附加场强E,，E,的方向与外加场强E0相反，它两叠加起来。即E合= E0 –E,，一开始外加场强E0仍然大于附加场强E,，合场强仍然向右。于是自由电荷继续做定向运动，板两侧的电荷就继续增大。当E,=E0即E合= E0 –E,=0金属导体内部合场强为零， 自由电子不再发生定向移动。 问题5：导体内部最终会出现什么样的现象？ 当电子受到的合力为零，即导体内电场强度为零时， 电子不再定向移动，导体达到
静电平衡状态。 活动二：静电平衡时导体的电荷分布特点 演示实验二：导体在电荷内的分布情况 演示实验三：法拉第圆通实验 引导学生思考： 问题1：电荷分布有何特点呢？ 问题2：那这些电荷是均匀分布的吗？ 教师归纳总结：放在电场内的金属导体中 , 没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态 1.导体处于静电平衡时，其内部场强处处为0 2.导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面；且越尖锐的位置,电荷的密度越大。 功能， 请小组 代表回答 做演示 实验并 引导学 生思考并用 利用 “分组 作答” 功能， 请小组 代表回答 5.当电子受到的 合力为零， 即导 体内电场强度为 零时， 电子不再 定向移动， 导体 达到静电平衡状 态。 学生观察演示实 验并分小组讨论 学生回答： ①导体内部没有净剩电荷， 电荷只分布在导体的外表面 ②在导体外表面 , 越尖锐的位置 , 电 荷 的 密 度 越大。 也考查了学生的总结能力。
探 究 如 何 防 思考与讨论： 1.静电有哪些的危害呢？ 油罐车由于静电发生爆炸或火灾，静电使人发生点击，筛孔被粉尘堵塞，医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸; 引导学生阅读课本并联系生活利用采用 “抢 答”功 学生回答 1.静电的危害：油罐车由于静电发生爆炸或火 灾，静电使人发生点击，筛孔被粉尘堵塞，医院手术台上，静电 利用“抢 答”功能考查学生的反应程度和归 1 1分5 0秒
止 静 电 的 危 害 煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸… 2.如何防止静电的危害呢？ (1)尽量减少静电的产生， 常用的方法是增大空气的湿度。 (2)尽快把静电导走， 防止静电积累， 常用的最简单办法是接地。 （3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。 活动一：尖端放电现象的研究 展示图片，并提问：哪个部分会放电？为什么？ 引导学生阅读课本回答 1.什么是电离？ 2.尖端放电是如何形成的？ 3.避雷针“避雷”的原理是什么？ 演示实验避雷针模拟实验。 能回 答：1.生活中 静电的危害 2.如何防止静 电的危 害呢？ 引导学 生自主 阅读并 总结归 纳，利 火花有可能引起麻醉剂爆炸;煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆 炸… 2. 如何防止静电的危害： (1)尽 量 减 少 静电的产生， 常用的方法是增大空气的湿度。 (2)尽 快 把 静 电导走， 防止静电积累， 常用的最简单办法是接地 。 （3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。 阅读课本并归纳回答：导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分 离。这个现象叫作空气的电离。 导体尖端电荷密度大， 附近电场特别强， 使空气中的带电粒子加速运动， 获得 能 量 .带 电 粒子与空气中的中性分子碰撞， 使空气分子中的正负电荷分离， 发生 电 离 .新 产 生的正、负离子在电场作用下运动 纳总结的能 力，同时也 可以观察学 生在课堂上 的参与度、 互动性和表 现，评价学 生的学习积 极性和学习能力。 利用“随机 选人”增加学生与教 师、学生与
导体尖端电荷密度大，附近电场特别强，使空气中的带电粒子加速运动，获得能量.带电粒子与空气中的中性分子碰撞 , 使空气分子中的正负电荷分离，发生电离.新产生的正、负离子在电场作用下运动，与空气分子碰撞，产生更多的正、负离子.与尖端带异号电荷的离子将向尖端运动，与尖端电荷中和，相当于尖端失去电荷，被称为尖端放电。 雷雨云接近建筑物时， 由于静电感应 , 金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 用“随机选 人”功 能请学 生回答 做好演示实 验，并 引导学 生建立 静电屏蔽模 型。 , 与空气分子碰撞， 产生更多的正 、 负 离 子 .与尖端带异号电荷的离子将向尖端运动， 与尖端电荷中和， 相当于尖端失去电荷，被称为尖端放电 。 雷雨云接近建筑物时， 由于静电感应， 金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电， 使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和， 避免建筑物遭受雷击。 学生观察实验并尝试建立模型： 学生之间的 互动交流。 利用“实物 展台”拍摄 学生做的优秀模型。 提高学生的 参与度和学 习效果，培 养学生的合
活动二：静电屏蔽现象的研究 建立模型：
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，观察箔片是否张开。 实验现象分析：根据刚才
的结论，验电器就是在一个场强为零的区域里，不会发生静电感应，也就是说验电器不受外部电场的影响。这种现象称为静电屏蔽。 （播放动图）把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？ 金属笼子里的鸟。在静电屏蔽现象中起到屏蔽作用的金属壳体不需要封闭的很严实。金属网罩也一样能起到效果。所以站在金属笼子里的人不受外面电场的影响 , 始终是安全的。 活动三：静电屏蔽的应用 电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。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。 安装避雷针 利用实 物展台 拍摄学 生建立 的优秀 模型。 利用 “随机 选人” 功能邀 请学生 回答： 把一只 小鸟放 入一个 用金属 网制成 的鸟笼 中，再 把鸟笼 放入高 压电场 中，鸟 会安然 无恙吗 如果 人在金 属笼子 里，给 笼子加 上高压 电，人 安全吗 学生回答： 金属笼子里 的鸟。在静电屏 蔽现象中起到屏 蔽作用的金属壳 体不需要封闭的 很严实。金属网 罩也一样能起到 效果。所以站在 金属笼子里的人 不受外面电场的 影响， 始终是安 全的。 作能力和创新思维。可以对教学资源进行管理和分配，提高教学管理的效率和质量。 能够实时分析学生的学习情况，帮助教师及时调整教学策略，提高教学的针对性和有效性。 利用“随机选人”增加学生与教 师、学生与学生之间的互动交流。
体验 静电虽然有危害，但是我们也可以利用起来。 1 4
生产生活中对静电的应用 演示实验： 自制吸尘器 把塑料梳子用毛巾使劲摩擦后，发现塑料牙刷可以吸附轻小物体。这一原理被广泛应用于生产和生活中。 分组实验一：体验静电复印 阅读教材并总结静电除尘、静电喷漆 、静电复印的原理。 活动二：制作简易静电除尘装置： 演示塑 料梳子 摩擦后 可以吸 附轻小 物体实验 安排学 生分组 实验体 验静电复印 利用实 物展台 把优秀 学生作 品展示 出来。 引导学 生阅读 教材并 总结静电除 尘、静电喷 漆、静 电复印 的原理 利用 “学生 讲”功能 观察演示实验 分组体验静电复印 学生阅读并总结： 静电除尘原理：设法使空气中的尘埃带电， 在静电力作用下， 尘埃到达电极而被收集起来 静电喷漆原理：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 静电复印原理： 应用了静电吸附。 利用“实物 展台”拍摄 优秀学生做的实验过 程。 提高学生的 参与度和学 习效果，培 养学生的合 作能力和创 新思维。可 以对教学资 源进行管理 和分配，提 高教学管理 的效率和质量。 “学生讲” 功能可以为 学生提供一个展示自 我、表达观 点的舞台， 不仅锻炼了 学生的语音 组织能力， 还提高了他 们的口头表 达能力和自信心。 分2 0秒
巩固应用 1、解释现象，前后呼应 利用今天所学知识回答导入部分的问题2. 例：于静电平衡中的导体， 内部电场强度 使用 “随机 选人” 功能请 学生回答 学生利用所学知识回答问题 利用“随机 选人”增加学生与教 师、学生与 学生之间的 互动交流。 1 分 4 0 秒
处处为零的原因是( ) A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零
课 堂 小 结 本节课你学到了什么？ 利用 “随机 选人” 请学生 给出结论 学生总结回答 利用“随机 选人”观察 学生在课堂上的参与 度、互动性和表现。 1 分 2 0 秒
作 业 布 置 实践作业：以“静电的应用------自制静电除尘装置”写一篇科技小论文。 关键点：1.如何使粉尘带电 2.如何使电荷间相互作用 3.影响除尘效果的因素 书面作业：完成课时练习
教学评价
板书设计 9.4静电的防止与利用 一、静电平衡 1．静电平衡：导体内的自由电荷不再发生定向移动 2．导体特点： ①内部的电场强度处处为0 ②电荷只分布在导体的外表面。越尖锐的位置，电荷的密度越大，二、尖端放电 1．电离：使空气分子中的正负电荷分离的现象。 2．尖端放电： 3．应用：避雷针 三、静电屏蔽 外电场对壳内的仪器不会产生影响， 四、静电吸附 1．静电除尘： 2．静电喷漆： 3．静电复印：
教学反思 本节是这一章的难点，内容比较抽象、深奥。本节设计我尽力将理论知识与实践操作相结合，让学生更好地理解和掌握静电的防止与利用。 课堂整体效果来看，学生课前预习做的很不错， 自主理论探究以及结论总结等等效果都很好。 这节课若能多增加演示实验或增加学生动手实验，让学生亲身体验探究、思考和研究的全过程，让学生通过这些过程开阔视野，激发学生的潜能，比用动画模拟得出结论效果肯会更。在学生讨论探究过程，应多听取几组同学代表的回答，并及时给予肯定。

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