高中物理 第一章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修31.ppt

7静电现象的应用 1 知道静电感应产生的原因 理解什么是静电平衡状态 2 理解静电平衡时 导体内部的场强处处为零 电荷只分布在导体的外表面上 3 知道静电屏蔽及其应用 教学目标 重点 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点 难点 空腔导体静电平衡时空腔内的场强处处为零 电荷只分布在导体的外表面上 重点难点 静电现象的应用 是本章的难点内容 非常抽象 学生只有在老师的指导下参与探究全过程 才能深刻理解静电平衡状态下导体的特点 规律 克服思维定势和主观臆断的不良倾向 培养学生认真严谨的科学探究品质 建议本节可以这样设计 首先学生活动 对不带电的金属导体放入电场中发生的静电现象进行讨论 然后学生归纳 教师总结得出静电平衡状态下导体的特点 最后通过两道例题巩固加深理解 教学建议 导入一 为了方便教职工间的联系 学校给每个老师配了一部小灵通 但老师们使用过程中经常会遇到这样的提示 你呼叫的用户不在服务区 明明在同一个地区却接不通信号 这是怎么回事呢 原来学校的教学楼和办公楼都是金属框架结构 相当于金属网罩 对无线电信号起屏蔽作用 难怪有些老师接打电话要打开窗户 新课导入 导入二 课前准备1 学生的学习准备 预习 初步把握静电感应现象和静电平衡状态下导体场强的特点 2 教师的教学准备 多媒体课件制作 课前预习学案 课内探究学案 课后延伸拓展学案 预习检查 总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑 使教学具有了针对性 新课导入 提问 1 电场的重要性质是什么 2 金属导体的微观结构如何 自由电子会怎样移动 情景导入 展示目标把金属导体放入电场中 导体上会出现怎样的现象 新课导入 1 导体中 包括表面 处处没有电荷的状态 叫作静电平衡状态 2 处于静电平衡状态的导体的特点 1 导体场强处处为零 2 导体表面上任一点场强方向与该点处表面 电场线与导体表面 3 导体是个等势体 导体表面是 4 导体上的电荷只分布在导体的 并且在导体表面越尖锐的位置 电荷的越大 静电平衡状态 知识必备 知识点一 定向移动 内部 垂直 垂直 等势面 外表面上 密度 1 尖端放电 由于导体尖端的电荷密度 附近的电场 可以强到使周围空气分子的程度 产生带电粒子 那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子由于被而奔向尖端 与尖端上的电荷 这相当于导体从尖端电荷 这个现象叫作尖端放电 2 静电屏蔽 利用可以使其内部所包围的区域不受外部电场的影响 静电现象及其应用 知识必备 知识点二 很大 很强 吸引 中和 电离 失去 导体壳 或金属网 想一想 静电平衡状态的实质是什么 一个孤立的带电导体 电荷如何分布 学习互动 对静电平衡状态的理解 考点一 要点总结 1 静电平衡状态的实质 导体处于电场e0中时 由于静电感应 在导体两侧出现等量异种感应电荷 感应电荷在导体内部形成与电场e0反向的电场e 在导体内任一点处都有e e0 使得合电场e内 0 2 处于静电平衡状态的导体上电荷的分布特点 1 实心导体 导体内部无电荷 电荷只分布在导体外表面上 2 空腔导体 空腔内无电荷时 电荷分布在外表面上 内表面无电荷 空腔内有电荷时 内表面因静电感应出现等量的异号电荷 外表面有感应电荷 学习互动 学习互动 例1如图1 7 1所示 长为l的金属杆原来不带电 在距其左端r处放一个电荷量为q的正点电荷 静电力常量为k 求 1 金属杆内部中点处的场强 2 金属杆上的感应电荷在杆中点p处产生的场强 图1 7 1 学习互动 例2 多选 如图1 7 2所示 带负电的点电荷旁有一接地的大金属板 a为金属板内一点 b为金属板左侧外表面上一点 下列对金属板上的感应电荷分别在a点和b点产生的场强方向的判断正确的 a 感应电荷在a点的场强沿e1方向b 感应电荷在a点的场强沿e2方向c 感应电荷在b点的场强可能沿e3方向d 感应电荷在b点的场强可能沿e4方向 图1 7 2 学习互动 答案 bc 解析 金属板内的电场强度处处为0 则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向 即感应电荷在a点的场强沿e2方向 选项b正确 金属板表面的电场强度垂直于金属板表面向外 即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左 则感应电荷在b点的场强可能沿e3方向 选项c正确 想一想 在静电感应中 是什么力使导体中的正 负电荷分开的 电荷重新分布后 导体会发生什么样的现象 生活中我们见到的哪些静电现象是有益的 我们是怎样利用这些现象的 学习互动 静电感应现象的应用 考点二 要点总结 处于静电平衡状态时 导体内部的场强为零 但导体表面的场强不为零 导体为等势体 导体表面带电密集的地方 尖端 电场强度大 会把空气分子 撕裂 变为离子 从而导电 这就是尖端放电 学习互动 学习互动 例3请用学过的电学知识判断下列说法正确的是 a 去掉包围有线电视传输线金属丝的包皮不影响电视图像清晰度b 打雷时 在汽车里比在木屋里要危险c 打火炉 打火机 沼气灯的点火应用了尖端放电现象d 油罐车拖着铁链 利用尖端放电消除积累的静电 答案 c 解析 金属丝包皮中的有线电视传输线 打雷时在汽车里的人都处于静电屏蔽状态 选项a b错误 打火炉 打火机 沼气灯的点火应用了尖端放电现象 而油罐车拖着铁链 利用铁链传导消除积累的静电 选项c正确 选项d错误 学习互动 例4如图1 7 3所示 放在绝缘台上的金属网罩b内放有一个不带电的验电器c 若把一带有正电荷的绝缘体a移近金属罩b 则 a 金属罩b的内表面带正电荷b 金属罩b的右侧外表面带正电荷c 验电器的金属箔片将张开d 金属罩b左 右两侧的电势不相等图1 7 3 学习互动 答案 b 解析 金属罩b处于静电平衡状态 电荷分布在其外表面上 所以a错误 由于静电感应 使金属罩b的左侧外表面感应出负电荷 所以金属罩b的右侧外表面感应出正电荷 b正确 由于静电屏蔽 金属网罩内电场强度为零 故c上无感应电荷 验电器的金属箔片不会张开 c错误 由静电屏蔽特点知 导体是等势体 导体表面是等势面 d错误 备用习题 图1 7 3 备用习题 答案 bd 解析 由于静电感应 离金属球p较近的a端将感应出负电荷 电荷量大小为qa 在远端b处感应出等量的正电荷qb 因而选项b正确 当用手接触q的任一部分时 q 人与大地构成一个新导体 近端仍为a端 出现负电荷 远端为地球的另一侧 出现正电荷 当手离开q后 再移走p q带负电 选项d正确 备用习题 2 如图1 7 5所示 在一电场强度为e的匀强电场中放有一个金属空心导体 图中a b分别为金属导体内部与空腔中的两点 则 a a b两点的电场强度都为零b a点的电场强度为零 b点的电场强度不为零c a点的电场强度不为零 b点的电场强度为零d a b两点的电场强度都不为零 图1 7 5 备用习题 答案 a 解析 处于静电平衡状态的导体 其内部场强为零 即ea 0 由于静电屏蔽 球内空腔的场强也为零 则eb 0 选项a正确 自我检测 1 静电现象 2017 安徽铜陵一中期中 如图1 7 4所示 一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上 右侧放置一个电荷量为 q的点电荷 点电荷到金属球表面的最近距离为2r 静电力常量为k 则 a 金属球上的感应电荷在球心激发的电场强度大小等于kb 金属球上的感应电荷只在导体球内激发电场c 金属球在静电平衡后左 右两侧均带负电d 如果用导线同时接触球的左 右两侧 球两侧的电荷将中和 图1 7 4 自我检测 答案 a 解析 金属球在静电平衡后右侧带负电 左侧带正电 金属球为等势体 用导线同时接触球的左 右两侧 静电感应现象仍然存在 球两侧的电荷不会中和 选项c d错误 金属球上的感应电荷在导体球内外产生电场 而金属球内部的合电场强度为0 则感应电荷在球心产生的电场强度与点电荷在该点产生的电场强度大小相等 即e 选项a正确 选项b错误 自我检测 2 静电屏蔽 在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷 图1 7 5中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况 符合实际情况的是 图1 7 5 答案 d 解析 球壳处于正点电荷的电场中 达到静电平衡 球壳为等势体 电场线不会穿过球壳 但球壳内 外表面均有感应电荷 故内 外部均有电场线 d正确 自我检测 3 静电平衡 在点电荷 q形成的电场中 一金属圆盘处于静电平衡状态 若圆盘所在平面与点电荷在同一平面内 则能正确表示圆盘上感应电荷在圆盘中a点所激发的附加场强e 的方向的是图1 7 6中的 图1 7 6 答案 a 解析 由于圆盘处于静电平衡状态 感应电荷在圆盘中a点激发的附加场强e 应与 q在a点产生的场强等大反向 选项a正确 自我检测 4 静电现象 如图1 7 7所示 将一不带电的绝缘枕形导体p放在正电荷q形成的电场中 导体p的a b两端分别带上了等量的负电荷与正电荷 另外 导体内部还有c d两点 则下列说法错误的