高中物理第1章静电场第7节静电现象的应用课件新人教版选修3-1

1、第第7 7节静电现象的应用节静电现象的应用( (教师参考教师参考) )一、教学目标一、教学目标知识与技能知识与技能1.1.知道静电感应产生的原因知道静电感应产生的原因, ,理解什么是静电平衡状态理解什么是静电平衡状态2.2.理解静电平衡时理解静电平衡时, ,电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3.3.知道静电屏蔽及其应用知道静电屏蔽及其应用过程与方法过程与方法通过分析静电感应产生的原因通过分析静电感应产生的原因, ,使学生理解静电平衡状态使学生理解静电平衡状态情感态度与价值观情感态度与价值观通过本节的学习通过本节的学习, ,使学生关心自然现象使学生关心自

2、然现象, ,并利用所学知识适应自然、利用并利用所学知识适应自然、利用自然规律为社会服务自然规律为社会服务二、教学重点难点二、教学重点难点教学重点教学重点静电平衡状态静电平衡状态电场中导体的特点电场中导体的特点教学难点教学难点分析静电屏蔽的特点分析静电屏蔽的特点三、重难点突破方略三、重难点突破方略静电平衡状态的突破方略静电平衡状态的突破方略【情境设置情境设置】 如图如图( (甲甲) )所示所示, ,在电场强度为在电场强度为E E0 0的电场中的电场中, ,放入一个不带放入一个不带电的金属导体电的金属导体ABCD,ABCD,导体内存在自由电子导体内存在自由电子. .【思考与讨论思考与讨论1 1】

3、电场对自由电子会有哪些影响电场对自由电子会有哪些影响? ?教师暂不提问教师暂不提问, ,放开让学生自由发挥演讲放开让学生自由发挥演讲. .最后最后, ,教师对照图教师对照图( (乙乙) )和和( (丙丙),),从以下几方面整理思维过程从以下几方面整理思维过程. .(1)(1)自由电子在电场中一定受到什么力的作用自由电子在电场中一定受到什么力的作用? ?(2)(2)它将向着什么方向移动它将向着什么方向移动? ?(3)(3)最终会移动到哪个位置最终会移动到哪个位置? ?(4)(4)导体的导体的ABAB面上将聚集什么电荷面上将聚集什么电荷?CD?CD面上将聚集什么电荷面上将聚集什么电荷? ?答案答案

4、: : (1) (1)自由电子受到静电力的作用自由电子受到静电力的作用, ,方向向左方向向左. .(2)(2)将向着与电场相反的方向定向移动将向着与电场相反的方向定向移动, ,即向左运动即向左运动. .(3)(3)最终会运动到导体的最终会运动到导体的ABAB面上面上. .(4)(4)导体的导体的ABAB面上聚集负电荷面上聚集负电荷,CD,CD面上聚集正电荷面上聚集正电荷. .【思考与讨论思考与讨论2 2】 导体两面聚集的正负电荷对导体内部空间的电场会有导体两面聚集的正负电荷对导体内部空间的电场会有哪些影响哪些影响? ?教师暂不提问教师暂不提问, ,放开让学生自由发挥演讲放开让学生自由发挥演讲.

5、 .最后最后, ,教师对照图教师对照图( (丙丙) )和和( (丁丁),),从以下几方面整理思维过程从以下几方面整理思维过程. .(1)(1)导体两面聚集的正负电荷会产生怎样新的电场导体两面聚集的正负电荷会产生怎样新的电场E?E?不断聚集的正负不断聚集的正负电荷会使新电场电荷会使新电场EE的大小如何变化的大小如何变化?E?E与与E E0 0叠加的矢量和是增强还是叠加的矢量和是增强还是减弱减弱? ?(2)(2)新电场新电场EE的大小会超过的大小会超过E E0 0吗吗? ?自由电子会永远向左移动吗自由电子会永远向左移动吗? ?最终最终, ,导导体内部各点的合电场大小为多少体内部各点的合电场大小为多

6、少? ?答案答案: : (1) (1)聚集的正负电荷产生与聚集的正负电荷产生与E E0 0方向相反的新电场方向相反的新电场E.EE.E是增大是增大的的.E.E与与E E0 0叠加的矢量和是减弱的叠加的矢量和是减弱的. .(2)E(2)E的大小不会超过的大小不会超过E E0 0, ,自由电子不会永远向左移动自由电子不会永远向左移动, ,导体内部各点的导体内部各点的合电场最终为零合电场最终为零. .【教师总结教师总结】 当导体内的自由电子不再发生定向移动时当导体内的自由电子不再发生定向移动时, ,导体达到静电导体达到静电平衡状态平衡状态. .处于静电平衡状态的导体处于静电平衡状态的导体, ,内部的

7、场强处处为零内部的场强处处为零. .自主学习自主学习课堂探究课堂探究达标测评达标测评自主学习自主学习 课前预习课前预习感悟新知感悟新知( (教师参考教师参考) )情境链接一情境链接一静电除尘器静电除尘器雾霾天气严重影响人们的身体健康雾霾天气严重影响人们的身体健康, ,静电除尘器用于粉尘较多的各种场静电除尘器用于粉尘较多的各种场所所, ,能除去有害的微粒能除去有害的微粒, ,或者回收物资或者回收物资. .静电除尘器的放电电极为负极静电除尘器的放电电极为负极, ,集尘电极为正极集尘电极为正极, ,静电除尘器的强电场使烟气发生电离静电除尘器的强电场使烟气发生电离, ,粉尘在电场作粉尘在电场作用下与气

8、流分离用下与气流分离. .电场的大小与离电极的远近有什么样的关系电场的大小与离电极的远近有什么样的关系? ?被电离被电离后的粉尘将吸附在哪个电极上后的粉尘将吸附在哪个电极上? ? 信息信息1.1.距电极越近距电极越近, ,场强越大场强越大. .2.2.粉尘带上负电荷粉尘带上负电荷, ,将被吸附在正电极上将被吸附在正电极上. .情境链接二情境链接二揭秘魔术师如何单挑百万伏电压揭秘魔术师如何单挑百万伏电压美国魔术大师大卫美国魔术大师大卫布莱恩曾经用布莱恩曾经用100100万伏电压对自己持续电击万伏电压对自己持续电击3 3天天3 3夜夜, ,再次挑战了人类极限再次挑战了人类极限. .在平时在平时,

9、,插电源时偶尔冒出的一点火星插电源时偶尔冒出的一点火星, ,这也足以这也足以让我们胆战心惊让我们胆战心惊, ,而魔术大师究竟是如何抵御这样的超强电击的呢而魔术大师究竟是如何抵御这样的超强电击的呢? ?原来原来表演中魔术师穿着防护服表演中魔术师穿着防护服, ,这是他能抵抗百万伏电压的关键所在这是他能抵抗百万伏电压的关键所在. .思考以下问题思考以下问题, ,你能得到什么信息你能得到什么信息. .防护服是让电流通过人体防护服是让电流通过人体, ,还是把电流安全地引入大地还是把电流安全地引入大地? ?这个防护服很可这个防护服很可能是金属制作的能是金属制作的, ,还是绝缘体制作的还是绝缘体制作的? ?

10、信息信息防护服是把电流安全地引入大地防护服是把电流安全地引入大地; ;防护服是金属制作的防护服是金属制作的. .金属沙网形状金属沙网形状, ,起到屏蔽电场的作用起到屏蔽电场的作用, ,确保防护服中的人体处于场强为零的状态确保防护服中的人体处于场强为零的状态. .场强为场强为零零, ,自然没有电荷的移动自然没有电荷的移动, ,人体也就处于安全环境中了人体也就处于安全环境中了. .教材梳理教材梳理一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场(1)(1)阅读教材第阅读教材第24242525页页“静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场”, ,知道其特点知道其特点. .(2)(2)

11、分析教材第分析教材第2424页图页图1.7-1,1.7-1,体会静电平衡状态的形成过程体会静电平衡状态的形成过程. .1.1.静电平衡状态静电平衡状态: :导体在电场中发生静电感应现象导体在电场中发生静电感应现象, ,导体两面出现正负电荷导体两面出现正负电荷. .感应电荷产生的电场与原电场叠加感应电荷产生的电场与原电场叠加, ,使导体内部各点的合电场使导体内部各点的合电场 , ,导导体内体内( (包括表面包括表面) ) 不再发生定向移动的状态不再发生定向移动的状态. .2.2.静电平衡状态下导体的特点静电平衡状态下导体的特点(1)(1)处于静电平衡状态的导体处于静电平衡状态的导体, ,内部的电

12、场内部的电场 . .(2)(2)处于静电平衡状态的整个导体是个处于静电平衡状态的整个导体是个 , ,它的表面是个等势面它的表面是个等势面. .(3)(3)表面处的场强不为零表面处的场强不为零, ,表面处的场强方向跟导体表面表面处的场强方向跟导体表面 . .等于等于0 0自由电子自由电子处处为处处为0 0等势体等势体垂直垂直想一想想一想 处于静电平衡状态下的导体处于静电平衡状态下的导体, ,内部的电场处处为内部的电场处处为0,0,是不是外部的是不是外部的电场也为电场也为0?0?答案答案: :不是不是, ,外部有原来的电场外部有原来的电场. .二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布阅读教材第阅读

13、教材第2525页页“导体上电荷的分布导体上电荷的分布”部分部分, ,大致说出分布的两个特点大致说出分布的两个特点. .1.1.处于静电平衡状态的导体处于静电平衡状态的导体, ,内部没有电荷内部没有电荷, ,电荷只分布在电荷只分布在 . .2.2.在导体外表面在导体外表面, ,越尖锐的位置电荷的密度越尖锐的位置电荷的密度( (单位面积的电荷量单位面积的电荷量) ) , , 的位置几乎没有电荷的位置几乎没有电荷. .想一想想一想 若没有外部电场若没有外部电场, ,导体上的电荷也只分布在导体的表面吗导体上的电荷也只分布在导体的表面吗? ?答案答案: :是的是的. .由于同种电荷间的排斥由于同种电荷间

14、的排斥, ,所有电荷都会被所有电荷都会被“挤挤”到外表面到外表面. .导体的外表面导体的外表面越大越大凹陷凹陷三、尖端放电和静电屏蔽三、尖端放电和静电屏蔽(1)(1)阅读教材第阅读教材第25252626页页“尖端放电尖端放电”部分部分, ,知道尖端放电的原理知道尖端放电的原理, ,能说能说出几种应用出几种应用. .(2)(2)阅读教材第阅读教材第26262727页页“静电屏蔽静电屏蔽”部分部分, ,知道静电屏蔽的原理知道静电屏蔽的原理, ,能说能说出几种应用出几种应用. .尖端放电尖端放电静电屏蔽静电屏蔽原理原理导体尖端的强电场使附近的空导体尖端的强电场使附近的空气气 , , 后的异号离子与后

15、的异号离子与尖端的电荷尖端的电荷 , ,相当于导体相当于导体从尖端失去电荷从尖端失去电荷当金属外壳达到静电平衡时当金属外壳达到静电平衡时, , 没有电场没有电场, ,因而金属的外因而金属的外壳会对其壳会对其 起保护作用起保护作用, ,使使它它 不受外部电场的影响不受外部电场的影响应用应用或或防止防止应用应用: : 是利用尖端放电避是利用尖端放电避免雷击的一种设施免雷击的一种设施防止防止: :高压设备中导体的表面尽高压设备中导体的表面尽量量 会减少电能的损失会减少电能的损失应用应用: :电学仪器外面有金属壳电学仪器外面有金属壳, ,野外高压线上方还有两条导线野外高压线上方还有两条导线与大地相连与

16、大地相连, ,都是利用静电屏蔽都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响现象消除外电场的影响电离电离电离电离中和中和内部内部内部内部内部内部避雷针避雷针光滑光滑自主检测自主检测答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)1.1.思考判断思考判断(1)(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零.(.() )(2)(2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零静电平衡状态下的导体内部场强处处为零, ,导体的电势也为零导体的电势也为零.(.() )(3)(3)处于静电平衡状态下的导体内部的自由电荷静止不动处于静电平衡状态

17、下的导体内部的自由电荷静止不动.(.() )(4)(4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地导入大地.(.() )(5)(5)用金属网把验电器罩起来用金属网把验电器罩起来, ,再使带电金属球靠近验电器再使带电金属球靠近验电器, ,则验电器箔片则验电器箔片能张开能张开.(.() )D D解析解析: :导体处于静电平衡状态时导体处于静电平衡状态时, ,其内部既有正电荷其内部既有正电荷, ,也有负电荷也有负电荷, ,正、正、负电荷总量相等负电荷总量相等, ,导体表面处有电荷导体表面处有电荷, ,表面处电场不为

18、零表面处电场不为零. .由于感应电由于感应电荷形成的电场与原来电场叠加荷形成的电场与原来电场叠加, ,使导体内部场强为零使导体内部场强为零, ,故选项故选项D D正确正确. .2.2.对于处在静电平衡状态的导体对于处在静电平衡状态的导体, ,以下说法中正确的是以下说法中正确的是( ( ) )A.A.导体内部既无正电荷导体内部既无正电荷, ,又无负电荷又无负电荷B.B.导体内部和外表面处的电场均为零导体内部和外表面处的电场均为零C.C.导体处于静电平衡状态时导体处于静电平衡状态时, ,导体表面的电荷代数和为零导体表面的电荷代数和为零D.D.导体内部场强为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果

19、导体内部场强为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果D D3.3.一个带电金属球一个带电金属球, ,当它带的电荷量增加后当它带的电荷量增加后( (稳定稳定),),其内部场强其内部场强( ( ) )A.A.一定增大一定增大 B.B.一定减小一定减小C.C.可能增大也可能减小可能增大也可能减小 D.D.为零为零解析解析: :带电金属球电荷量增加带电金属球电荷量增加, ,处于稳定后为静电平衡状态处于稳定后为静电平衡状态, ,其内其内部场强一定为零部场强一定为零, ,故选项故选项D D正确正确. .课堂探究课堂探究 核心导学核心导学要点探究要点探究要点一要点一【问题导引问题导引】如图所示如图所示,

20、 ,把一个不带电的金属导体放到电场中把一个不带电的金属导体放到电场中, ,导体内的自由电子将发生定向导体内的自由电子将发生定向移动移动, ,从而使导体两端出现等量异号从而使导体两端出现等量异号 (1)(1)自由电子定向移动的原因是什么自由电子定向移动的原因是什么? ?定向移动的方向如何定向移动的方向如何? ?(2)(2)自由电子能否一直定向移动自由电子能否一直定向移动? ?为什么为什么? ?答案答案: :(1)(1)自由电子受外加电场的静电力作用而移动自由电子受外加电场的静电力作用而移动, ,向着与电场相反的方向定向着与电场相反的方向定向移动向移动. .(2)(2)不能不能. .感应电荷产生的

21、电场与外加电场反向感应电荷产生的电场与外加电场反向, ,阻碍电子的定向移动阻碍电子的定向移动, ,当这两个当这两个电场大小相等时电场大小相等时, ,电子的定向移动终止电子的定向移动终止. .对导体的静电平衡的理解对导体的静电平衡的理解【要点归纳要点归纳】1.1.静电平衡的实质静电平衡的实质: :金属导体放到场强为金属导体放到场强为E E0 0的电场中的电场中, ,金属中的自由电荷在金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷, ,而另一侧聚集正电荷而另一侧聚集正电荷, ,感感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场应电荷在导体内部产生

22、与原电场方向相反的电场, ,导致合场强减小导致合场强减小. .当感应当感应电荷继续增加电荷继续增加, ,合场强逐渐减小合场强逐渐减小, ,合场强为零时合场强为零时, ,自由电荷的定向移动停止自由电荷的定向移动停止. .2.2.对静电平衡的三点理解对静电平衡的三点理解(1)(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果, ,达到静电平衡时达到静电平衡时, ,自由电荷不自由电荷不再发生定向移动再发生定向移动. .(2)(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的. .(3)(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零导体达到静电平衡

23、后内部场强处处为零, ,是指外电场是指外电场E E与导体两端的感应与导体两端的感应电荷产生的附加电场电荷产生的附加电场EE的合场强为零的合场强为零,E=-E.,E=-E.D D思路探究思路探究 (1)(1)感应起电中感应起电中, ,不带电的导体内部的自由电子靠近或不带电的导体内部的自由电子靠近或远离带电体远离带电体, ,是因为受到什么力作用而定向移动的是因为受到什么力作用而定向移动的? ?靠近带电体的一靠近带电体的一端会带哪一种电荷端会带哪一种电荷? ?答案答案: :自由电子受到同种电荷的斥力自由电子受到同种电荷的斥力, ,或异种电荷的引力而定向移动或异种电荷的引力而定向移动的的. .靠近带电

24、体的一端会带异种电荷靠近带电体的一端会带异种电荷. .(2)(2)静电平衡状态下的导体的内部场强处处为零静电平衡状态下的导体的内部场强处处为零, ,是哪几个场强叠加是哪几个场强叠加的结果的结果? ?答案答案: :是带电体形成的电场和导体上的感应电荷在导体内的电场叠加是带电体形成的电场和导体上的感应电荷在导体内的电场叠加的结果的结果. .【例例1 1】 如图所示如图所示, ,一个不带电的表面绝缘的导体一个不带电的表面绝缘的导体P P正在向带正电的小球正在向带正电的小球Q Q缓缓慢靠近慢靠近, ,但不接触但不接触, ,也没有发生放电现象也没有发生放电现象, ,则下列说法中正确的是则下列说法中正确的

25、是( ( ) )A.BA.B端的感应电荷为负电荷端的感应电荷为负电荷B.B.导体导体P P内部场强越来越大内部场强越来越大C.CC.C点的电势高于点的电势高于B B点电势点电势D.D.导体上的感应电荷在导体上的感应电荷在C C点产生的场强始终大于在点产生的场强始终大于在B B点产生的场强点产生的场强解析解析: :导体导体P P处在正电荷的电场中处在正电荷的电场中, ,由于静电感应现象由于静电感应现象, ,导体的右端导体的右端B B带正电荷带正电荷, ,导体的左端导体的左端C C带负电荷带负电荷, ,故选项故选项A A错误错误; ;处于静电平衡的导处于静电平衡的导体内部场强为零体内部场强为零,

26、,故选项故选项B B错误错误; ;导体导体P P缓慢靠近缓慢靠近Q,Q,时刻处于静电平衡时刻处于静电平衡状态状态, ,由其特性知由其特性知,B,C,B,C电势相等电势相等, ,故选项故选项C C错误错误; ;在在C C点和点和B B点的电场由点的电场由导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球Q Q产生的电场共同作产生的电场共同作用的结果用的结果, ,并且为并且为0,0,带正电的小球带正电的小球Q Q在在C C点的场强大于点的场强大于B B点的场强点的场强, ,所所以导体上的感应电荷在以导体上的感应电荷在C C点产生的场强始终大于在点产生的场强始终大于在B

27、 B点产生的场强点产生的场强, ,故选项故选项D D正确正确. .规律方法规律方法 如图所示如图所示, ,金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力作用后向左移金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力作用后向左移动动, ,在右侧出现正电荷在右侧出现正电荷, ,这种现象就是静电感应现象这种现象就是静电感应现象. .导体两侧正、负电荷导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场在导体内部产生与原电场反向的电场, ,因与原来的电场反向因与原来的电场反向, ,叠加的结果叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱是使原电场强度逐渐减弱, ,直至导体内部各点的合电场强度等于零为止直至导体内部各点的合电场强度

28、等于零为止, ,此时导体内的自由电子不再发生定向移动此时导体内的自由电子不再发生定向移动, ,导体达到了静电平衡状态导体达到了静电平衡状态. .电场中导体平衡状态的形成电场中导体平衡状态的形成 ( (教师备用教师备用) )变式变式1:1:例例1 1中当中当P P缓慢靠近缓慢靠近Q Q时时, ,导体中某点感应电荷形成的电场场强导体中某点感应电荷形成的电场场强 . .( (填填“变大变大”“”“变小变小”或或“不变不变”),),导体的电势导体的电势 ( (填填“升升高高”“”“降低降低”或或“不变不变”).).解析解析: :当当P P缓慢靠近缓慢靠近Q Q时时,Q,Q在导体中的某点的场强变大在导体

29、中的某点的场强变大, ,由静电平衡特由静电平衡特点可知点可知, ,感应电荷形成电场场强变大感应电荷形成电场场强变大, ,由于越靠近小球由于越靠近小球Q Q电势越高电势越高, ,因因此此, ,导体导体P P的电势升高的电势升高. .答案答案: :变大升高变大升高变式变式2:2:在例在例1 1中中, ,设带正电小球设带正电小球Q Q的电荷量为的电荷量为q,q,导体导体P P中的中的C C点与小球点与小球Q Q的距的距离为离为L L时时, ,导体上的感应电荷在导体上的感应电荷在C C点产生的场强为点产生的场强为, ,方向方向.例例1-11-1: :如图所示如图所示, ,长为长为L L的金属杆原来不带

30、电的金属杆原来不带电, ,在距其左端在距其左端r r处放一个电荷处放一个电荷量为量为q q的点电荷的点电荷. .问问: :(1)(1)金属杆中点处的场强为多少金属杆中点处的场强为多少? ?(2)(2)金属杆上的感应电荷在杆中点金属杆上的感应电荷在杆中点P P处产生的场强处产生的场强. .解析解析: :(1)(1)金属杆处于静电平衡时内部场强处处为金属杆处于静电平衡时内部场强处处为0,0,故金属杆中故金属杆中点处场强为点处场强为0.0.B B 解析解析: :枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体, ,内部场强处处内部场强处处为零为零, ,选项选项A,CA

31、,C正确正确,B,B错误错误; ;感应电荷在导体内部感应电荷在导体内部c,dc,d两点产生的场强两点产生的场强与场源电荷与场源电荷Q Q在该两点产生的场强大小相等方向相反在该两点产生的场强大小相等方向相反, ,故感应电荷在故感应电荷在导体内部导体内部c,dc,d两点产生的场强大小关系是两点产生的场强大小关系是E Ec cEEd d0,0,选项选项D D正确正确. .要点二要点二静电屏蔽静电屏蔽 【问题导引问题导引】如图如图(a)(a)所示所示, ,使带电的金属球靠近验电器使带电的金属球靠近验电器, ,验电器的箔片张开验电器的箔片张开. .如果事先用金属网罩把验电器罩住如果事先用金属网罩把验电器

32、罩住, ,如图如图(b)(b)所示所示, ,验电器的箔片就不张验电器的箔片就不张开开, ,即使把验电器和金属网罩连接起来即使把验电器和金属网罩连接起来, ,箔片也不张开箔片也不张开. .一封闭的导体壳一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷内部空间某点有一点电荷+q,+q,导体壳内外表面感应出等量的异种电荷导体壳内外表面感应出等量的异种电荷. .其其电场线如图电场线如图(c)(c)所示所示, ,当把导体壳接地后当把导体壳接地后,+q,+q在壳内的电场对壳外空间就在壳内的电场对壳外空间就没有影响了没有影响了, ,如图如图(d)(d)所示所示. .上述现象说明了什么上述现象说明了什么? ?答案答案:

33、:金属网罩金属网罩( (或金属球壳或金属球壳) )能够屏蔽电场能够屏蔽电场, ,使外界电场对其内部不产生使外界电场对其内部不产生影响影响; ;接地的金属球壳能够使内部电场对外不产生影响接地的金属球壳能够使内部电场对外不产生影响. .【例例2 2】 将悬挂在细线上的带正电的小球将悬挂在细线上的带正电的小球A A放在不带电的金属空心球放在不带电的金属空心球C C内内( (不不和球壁接触和球壁接触),),另有一悬挂在细线上的带负电的小球另有一悬挂在细线上的带负电的小球B B向向C C靠近靠近, ,如图所示如图所示, ,于是于是有有( ( ) )A.AA.A向左偏离竖直方向向左偏离竖直方向,B,B向右

34、偏离竖直方向向右偏离竖直方向B.AB.A的位置不变的位置不变,B,B向右偏离竖直方向向右偏离竖直方向C.AC.A向左偏离竖直方向向左偏离竖直方向,B,B的位置不变的位置不变D.AD.A和和B B的位置都不变的位置都不变思路探究思路探究 (1) (1)金属球壳金属球壳C C内、外表面是否有电荷内、外表面是否有电荷? ?答案答案: :球壳球壳C C处在带电小球处在带电小球A A的电场中的电场中, ,由于静电感应由于静电感应, ,球壳内、外表面球壳内、外表面分别带负、正电荷分别带负、正电荷. .(2)(2)带负电的小球带负电的小球B B会受到带电小球会受到带电小球A A的电场作用吗的电场作用吗? ?

35、答案答案: :带电小球带电小球A A在球壳内、外有电场在球壳内、外有电场, ,小球小球B B一定受该电场的作用一定受该电场的作用. .B B解析解析: :因为金属球壳因为金属球壳C C没有接地没有接地, ,所以所以C C的内部电场可以影响外部的内部电场可以影响外部, ,即即A A球通过球通过C C外壁上的感应电荷在外壁上的感应电荷在B B球处激发电场球处激发电场, ,所以所以B B球受到向右的作球受到向右的作用力用力, ,要维持要维持B B球的平衡球的平衡, ,悬挂悬挂B B球的细线必须向右偏离竖直方向球的细线必须向右偏离竖直方向. .又因又因为球壳外部的电场影响不到球壳内部为球壳外部的电场影

36、响不到球壳内部, ,因此因此A A球不受球不受B B球电场的作用力球电场的作用力, ,只受到只受到C C的内壁感应负电荷的作用力的内壁感应负电荷的作用力, ,对称平衡对称平衡, ,所以悬挂的所以悬挂的A A球的位球的位置不变置不变, ,故选项故选项B B正确正确. .规律方法规律方法 解决静电屏蔽问题的思路解决静电屏蔽问题的思路对静电屏蔽问题的分析对静电屏蔽问题的分析, ,关键是抓住静电感应现象的特点关键是抓住静电感应现象的特点, ,认识到感应电荷的认识到感应电荷的分布分布, ,具体问题具体分析具体问题具体分析. .( (教师备用教师备用) )变式变式: :如果将球壳如果将球壳C C接地接地,

37、 ,正确选项为正确选项为( (此题选项为例此题选项为例2 2中选项中选项)()( ) )解析解析: :由于球壳由于球壳C C的屏蔽作用的屏蔽作用,B,B球的电场对球的电场对A A球不产生影响球不产生影响,A,A球悬线处球悬线处于竖直于竖直; ;当球壳当球壳C C接地后接地后, ,其内其内A A球的电场对球壳外不产生影响球的电场对球壳外不产生影响, ,因此因此B B球球悬线也处于竖直悬线也处于竖直, ,故选项故选项D D正确正确. .D DD D例例2-1:2-1:如图所示如图所示, ,两个相同的空心金属球两个相同的空心金属球M M和和N,MN,M带电荷量为带电荷量为-Q,N-Q,N不带电不带电

38、(M,N(M,N相距很远相距很远, ,互不影响互不影响),),旁边各放一个不带电的金属球旁边各放一个不带电的金属球P P和和R,R,当将带当将带正电正电Q Q的小球分别放入的小球分别放入M M和和N N的空腔中时的空腔中时( ( ) )A.P,RA.P,R上均出现感应电荷上均出现感应电荷B.P,RB.P,R上均没有感应电荷上均没有感应电荷C.PC.P上有而上有而R R上没有感应电荷上没有感应电荷D.PD.P上没有而上没有而R R上有感应电荷上有感应电荷解析解析: :当将带正电当将带正电Q Q的小球放入的小球放入M M的空腔中时的空腔中时, ,由于静电感应由于静电感应,M,M的内表的内表面带负电

39、面带负电, ,而外表面带正电而外表面带正电, ,其电荷量为其电荷量为Q,Q,它与原来金属球它与原来金属球M M外表面外表面所带的电荷所带的电荷-Q-Q正好中和正好中和, ,使外表面不带电使外表面不带电. .这实际上是这实际上是M M所带电荷所带电荷-Q-Q被吸引至内表面被吸引至内表面, ,所以金属球所以金属球M M外部不存在电场外部不存在电场, ,不能使不能使P P产生静电感产生静电感应应,P,P上没有感应电荷上没有感应电荷. .当将带正电当将带正电Q Q的小球放入原来不带电的的小球放入原来不带电的N N的空的空腔中时腔中时, ,由于静电感应由于静电感应,N,N内表面带负电荷内表面带负电荷,

40、,外表面带正电荷外表面带正电荷,N,N外部有外部有电场电场, ,使使R R产生静电感应产生静电感应, ,使左端带负电使左端带负电, ,右端带正电右端带正电. .故选项故选项D D正确正确. .B B针对训练针对训练2:2:如图所示如图所示,A,A为空心金属球为空心金属球,B,B为靠近为靠近A A的一个不带电的枕形金属壳的一个不带电的枕形金属壳. .将另一个带正电的小球将另一个带正电的小球C C从从A A球开口处放入球开口处放入A A球中央球中央, ,但不触及但不触及A A球球. .则则B B出现的出现的情况是情况是( ( ) )A.A.靠近靠近A A的一端带正电的一端带正电, ,远离远离A A

41、的另一端带负电的另一端带负电B.B.靠近靠近A A的一端带负电的一端带负电, ,远离远离A A的另一端带正电的另一端带正电C.C.靠近靠近A A的一端带负电的一端带负电, ,远离远离A A的另一端不带电的另一端不带电D.D.靠近靠近A A的一端带正电的一端带正电, ,远离远离A A的另一端不带电的另一端不带电解析解析: :小球小球C C的电场在的电场在A A球的内外表面分别感应出负、正电荷球的内外表面分别感应出负、正电荷,A,C,A,C球球相当于一个带正电的球相当于一个带正电的球, ,根据根据“近异远同近异远同”的特点的特点, ,靠近靠近A A的一端带的一端带负电负电, ,远离远离A A的另一端带正电的另一端带正电, ,故选项故选项B B正确正确. .( (教师参考教师参考) )【教材探究教材探究】教材教材P P2626演示实验中使金属小球演示实验中使金属小球D D与带电空心金属球与带电空心金属球C C内表面接触后再与内表面接触后再与A A金属球接触金属球接触,A,A的箔片并不张开的箔片并不张开, ,这一现象说明什么问题这一现象说明什么问题? ?答案答案: :静电平衡时静电平衡时, ,电荷只分布在导体的外表面电荷只分布在导体的外表面, ,导体内部没有电荷导体内部没有电