高中物理《静电现象的应用》教案4 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心1 静电现象的应用静电现象的应用 一 教学目标一 教学目标 1 知识与技能 了解静电平衡的概念 知道处于静电平衡的导体的特征 了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点 了解尖端放电和静电屏蔽现象 2 过程与方法 通过观察演示实验及对实验现象的分析 引导学生运用所学知识进行分析推理 培培 养学生分析推理能力 3 情感 态度与价值观 体会生活中的静电现象 提高抽象思维水平 培养学生的理论联系实际能力 科学探索 精神 二 教学设想二 教学设想 紧抓电场强度 电势的概念 先要讲清静电平衡的基本原理 再从电势的角度分 析 导体刚放入电场中的瞬间 导体不同部位电势不同 所以负电荷向高电势处移动 正 电荷向低电势处移动 结果由电势叠加原理 高电势处的电势降低了 低电势处的电势升 高了 当导体各处电势相等时 就再无电荷移动 即导体达到静电平衡状态 从而得到处 于静电平衡的导体是一个等势 体的结论 从电场强度的角度分析 如果净电荷分布在导体 内部 则内部就会有没有被抵消的电场 导体 内部的自由电荷在电场力的作用下会定向 移动 这就违背了静电平衡的定义 从电势角度分 析 如果净电荷分布在导体内部 则内 部就有电场 电场中沿电场线方向电势是不同的 这 就违 背了处于静电平衡状态下的导 体是一个等势体的结论 所以孤立导体的净电荷一定分布在它 的外表面 对于尖端放电 和静电屏蔽采用先理论分析后实验验证的教学方法 三 教材分析三 教材分析 本节由静电平衡状态下导体的电场 导体上电荷的分布 尖端放电 静电屏蔽四部分 内容组成 本节的主要概念是静电平衡 掌握静电平衡的概念 理解静电平衡的特征是本 节的重点 利用静电平衡知识 认识导体的电荷分布特点 尖端放电 静电屏蔽现象是本 节的难点 做好演示实验是这堂课的关键 四 重点 难点四 重点 难点 静电场中静电平衡状态下导体的特性 运用电场有关知识 分析 推理出实验现象的成因 五 教学方法五 教学方法 综合分析法 实验验证法 用心 爱心 专心2 六 教具准备六 教具准备 起电机 验电器 金属球壳 带绝缘支架金属球 法拉第圆筒 尖端放电演示仪 金属网罩 多媒体辅助教学设备 七 教学过程七 教学过程 教师活动学生活动设计意图 引入 复习 问题 1 电场的重要性质是什么 对放入场中的电荷有力的作用 2 导体的重要特征是什么 由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成 3 什么是静电感应现象 把电荷移近不带电的异体 可以使导体带电的现象 4 静电感应现象的实质是什么 感应起电是使物体中的正负电荷分开 是电荷从物体的一部分 转移到另一部分 问题 在电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗 是 什么作用使金属内的电子定向移动的 此移动一直进行吗 金属 导体内部有电场吗 引导学生分析 若是金属导体 自由电子在电场力作用下将发生定向移动 使两端出现不同的电荷分布 从而引起导体的某些新的性质 倾听 思 考 回答 增强记忆 为这节课 的内容做 好铺垫 新课教学 一 静电平衡状态下导体的电场 分析 导体置于电场中时 自由电荷受力 发生定向移动 从 而重新分布 重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反 向的电场 阻碍电荷定向移动 直至最后无电荷定向移动为 止 这时感应电荷电场与原电场的合场强为零 问题 用心 爱心 专心3 什么是静电平衡状态 导体内的自由电子不再发生定向移动的状态 问题 静电平衡状态时具有什么样的特征 特征 1 处于静电平衡的导体内部的电场强度处处为零 处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点 表面垂直 可用反证法证明 若不垂直 沿表面有切向分量 电荷将发生定向移动 2 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体 它的表面是等 势面 沿导体表面移动电荷 电场力不做功 可采用反证法 若导体内部有净电荷 电荷周围有电场 那么导 体内部电场强度将不为零 电荷将发生定向移动 倾听 分 析 回答 总结 培养学生 的分析问 题的能力 二 导体上电荷的分布 一个导体 不论原来是否带点 放入电场中以后 都会 由于静电感应而在导体的不同部位出现不同的电荷 那么 在静电平衡状态下 导体上的电荷怎么分布呢 演示 法拉第圆筒实验 先用起电机使筒 A 带电 至 A 中箔片张开 利用验电器 B 先从 A 外表面接触 再与金属球 C 接触 反复几次后 可看到 C 金属箔片张开 下图 说明 A 外表面游电荷 若使 B 与 A 内壁接触后再与 C 接触 则 C 金属箔片将不 张开 下图 说明 A 内壁无电荷 静电场中导体的特点 处于静电平衡状态的导体 电荷只能分布在导体外 表面上 在导体表面 越尖锐的位置 电荷的密度越大 凹 陷的位置几乎没有电荷 课本图 1 4 5 倾听 观 察 思考 总结 培养学生 的观察能 力和分析 用心 爱心 专心4 问题的能 力 三 尖端放电 导体尖端附近的电场特别强 它会导致一个重要的后果 就是尖端放电 再导体尖端附近放一根点燃的蜡烛 当我们 不断给导体充电的时候 火焰就好像被风吹动一样朝背离尖 端的方向偏移 这就是尖端放电引起的后果 问题 为什么会引起这种后果 因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发 生激烈的运动 在激烈的运动过程中它们和空气分子相 碰时 会使空气分子电离 从而产生大量新的离子 这 就使空气边得易于导电 与尖端上电荷同号的离子受到 排斥而飞向远方 蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形 成的 电风 吹动的结果 问题 什么是点晕放电 在强电场作用下 物体曲率大的地方 如尖锐 细小的顶 端 弯曲很厉害处 附近 等电位面密 电场强度剧增 致使这里空气被电离而产生气体放电现象 称为电晕放 电 问题 什么是尖端放电 尖端放电为电晕放电的一种 专指尖端附近空气电离而产生 气体放电的现象 尖端放电演示仪尖端放电演示仪 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 倾听 分 析 回答 培养学生 的分析能 力和解决 问题的能 力 四 静电屏蔽 演示 先使金属球带电 然后移近验电器 由于静电感应 验 电器的金属箔片张开 若把验电器置于金属网罩中 可发现 验电器的金属箔片不张开 下图 用心 爱心 专心5 分析 金属网罩内无电场 任取一个导体壳 处于静电场中 壳内无电场 反证法 若有电场 电场线发自壳壁 终止于壳壁 与壳是 等势体相矛盾 这样的电场线不存在 倾听 观 察 分析 回答 培养学生 的观察能 力 分析 能力和解 决问题的 能力 五 小结 让学生概括总结本节的内容 总结 概括本节 内容 培养学生 概括总结 能力 六 巩固练习 阅读科学漫步 引导学生完成问题与练习 P28 1 2 3 4 板书设计 静电现象的应用 一 静电平衡状态下导体的电场 一 静电平衡状态 导体内的自由电子不再发生定向移动的状态 用心 爱心 专心6 二 静电平衡状态下的特征 1 处于静电平衡的导体内部的电场强度处处为零 2 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体 它的表