高中物理选修课1-1《生活中的静电现象》教案[I]
教学准备
教学目标
1. 认识静电感应的产生原因，理解什么是静电平衡状态
2.理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面，内部场强度处处为零。
3.了解静电屏蔽及其应用
教学困难
【重点难点】静电平衡态；导体在电场中的特性
教学过程
【教学流程】
（一）复习题
1.什么是静电感应？
2.静电感应的本质是什么？
3. 静电感应时，如果用手触摸导体，然后移除源电荷，导体会带什么电荷？
如果导体接地会发生什么？如果左端接地会怎样？
（二）新课程教学
1. 电场中的导体
1、金属导体的特点：
它是由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子所构成。
2.静电感应现象
问题：在源电荷电场中引入金属导体是否会影响空间各点的场强？
是什么机制导致金属中的电子向某个方向移动？这种运动会一直持续下去吗？
金属导体内部有电场吗？
答案：重新分配空间电场
源电荷的电场使导体内部的自由电子有方向地运动
静电平衡态：导体中（包括表面）电荷不发生定向运动的状态称为静电平衡态
4.静电平衡状态下导体的特性：
（1）若内部场强处处为零（若不为零，自由电子会继续运动，直到合成场强为0）
（2）导体中没有自由电荷的定向运动
（3）导体表面净电荷分布
实验证明：法拉第圆柱实验
⑷ 导体表面附近的电场线垂直于表面
理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷互相排斥，净电荷只能分布在表面。
反证法：若内部有自由电荷，内部场强不为0，导体不处于静电平衡状态
5.静电平衡时导体周围的电场分布：
上图所示的空间内实际电场分布并没有显示任何虚线电场线。
2.静电屏蔽
1、腔体导体的特点：
净电荷仅分布在外表面，内表面不带电，腔内无电场
1.静电屏蔽
外部电场对内部仪器没有影响，若在腔内放置源电荷，外部对内部没有影响，但内部对外部有影响。
实验演示：将收音机放在金属网中会降低声音的音量
如果球壳接地，其内外就不会互相影响。
3. 申请
电器仪器和电子设备都有金属外壳
通信电缆外面包裹着一层铅
高压带电作业人员穿金属网工作服
通讯工具在钢筋混凝土结构中接收信号较弱
（三）巩固练习
例1：如图所示，在原本不带电的金属导体壳体中心放置一个正电荷，试分析A、B、C三点处的场强：
A.EA≠0,EB=0,EC=0
B.EA≠0,EB≠0,EC=0
C.EA≠0,EB≠0,EC≠0
D.EA=0,EB≠0,EC=0
例2：如图所示，A、B是两个放在绝缘支架上的金属球，两个球都不带电，用导线连接起来。现在把一个带正电的小球C靠近B，用手触摸B球。移开导线，再移开C球。则A、B所带电荷为：
球 AA 带正电，球 B 带负电
球 BA 带正电高中物理电场教案，球 B 带中性电
球 CA 不带电，球 B 带负电
D. 以上说法都不正确
例3：一根长度为L的金属棒，原来不带电。现将一个带电量为q的正电荷放在距棒左端距离R处，并与棒成一线。则棒上感应电荷在棒内部中点O处产生的电场强度的大小和方向。
（四）总结
1. 静电平衡状态下的导体有哪些特性？
2、静电屏蔽的适用场合有哪些？应用有哪些？
高中物理选修1-1《生活中的静电现象》教案【二】
教学目标：
1.了解生活中常见的静电现象，并能运用所学知识解释简单的静电现象。
2、通过了解一些静电现象及防雷方法留学之路，可以理解人类社会在发展过程中是如何与自然相适应的，树立人类要与自然相互依存、和谐发展的认识。
3.了解人类利用和防止静电的例子。
教学过程
1.放电现象
问：火花放电是最常见的放电现象，那么现实中的放电现象是怎样的呢？（①干燥天气下，在漆黑的夜晚脱去化纤衣服，会看到火花，听到啪啪声。②实验室中，感应发电机两根导电杆之间也会发生火花放电。③很多房屋屋顶上都装有避雷针，用于接地放电。④运输汽油等易燃易爆物品的车辆总会有铁链牵引，可以将电荷引入地面，避免放电时产生的火花引起爆炸。⑤飞机轮胎都是用导电橡胶制成的，是为了防止降落时机身电荷积累。）
2.雷电与防雷
注：当云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，会产生令人眼花缭乱的闪光和巨大的噪音。这就是闪电和雷声。闪电的电流可高达数十万安培，可对建筑物造成严重破坏。
注：闪电也能给人类的生活带来好处，好处有哪些呢？（①闪电产生的高温使空气中的氧和氮结合成氮氧化物，随雨水落到地面，成为天然的氮肥。②闪电产生的臭氧留在大气中，可以保护地球上的生物免受紫外线的伤害）
演示实验：
实验器材：验电器、置于绝缘支架上的带电导体、带有绝缘手柄的验电器灯泡
实验过程：带有绝缘手柄的电球接触带电导体的A点，然后接触验电器，观察验电器指针的偏转。
带有绝缘手柄的验电器球接触带电导体的B点，然后接触验电器，观察验电器指针的偏转角度。
带有绝缘手柄的验电器球接触带电导体的C点，然后接触验电器，观察验电器指针的偏转角度。
实验现象：验电器球接触带电体A点后，验电器金属箔的角度较小；接触B点后，验电器金属箔的角度较大。接触尖端C点后，验电器金属箔的角度最大。
问：这个实验说明了什么？（导体表面电荷分布不均匀，凸起部分呈黄色，电荷较密集。平坦部分电荷较稀疏。）
注意：导体尖端处的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，电荷会释放出来，我们称这种现象为尖端放电。
演示实验：
实验设备：金属板M、金属板N、两根等高金属柱A、B，A为尖头，B为圆形，直流电压电源
实验过程：逐渐增加电源电压，观察哪个金属柱先放电。
实验现象：金属柱A先放电
描述：1753年，富兰克林发明了避雷针。避雷针的原理是尖端放电。当带电云层靠近建筑物时，同号电荷受到排斥高中物理电场教案，流入大地，而建筑物上留下异号电荷。当电荷积累到一定程度时，就会发生强烈的放电，可能造成雷击。如果建筑物装有避雷针，避雷针上产生的感应电荷就会通过针尖泄放，逐渐中和云层中的电荷，保护建筑物不被雷击。
3.静电的应用与预防
注意：静电在工业和生活中有重要的用途，但有时也会引起很多麻烦，需要加以预防。
问：人类利用静电的例子很多，请举出哪些例子？（①静电除尘 ②静电喷漆 ③复印）
问：在很多场合，我们都能找到人们预防静电的例子。（①实验室中，感应发电机的两根导电杆之间也会发生火花放电。②很多房屋的屋顶上都装了避雷针，用于接地放电。③运输汽油等易燃易爆物品的车辆总会拖着铁链，可以将电荷引入地面，避免放电时产生的火花引起爆炸。④飞机轮胎都是用导电橡胶制成的，以防止降落时机身积累电荷。）
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1.放电现象
2.雷电与防雷
1、导体表面电荷分布不均匀：凸起处呈黄色，电荷较密集。平坦处电荷稀疏。
2、尖端放电：导体尖端处的电荷特别密集。尖端附近的电场特别强。电荷将被释放。
3.避雷针的原理是尖端放电
3.静电的应用与预防