2019《生活中的静电现象》学案设计精品教育

1、生活中的静电现象学案设计一、学习目标了解放电现象，知道尖端放电的原理。通过了解雷电和避雷方法，认识人类社会在发展过程中如何 适应自然，建立人类必须与自然相互依存、和谐发展的知识。了解人类应用静电和防止静电的事例。二、学习过程任务一：认识放电现象观察演示实验：小结：导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场就特别 强，会产生尖端放电。请你阅读课本第10页和下例资料后回答问题：放电现象带电物体失去电荷的现象叫做放电.常见的放电现象有以下几 种：接地放电地球是良好的导体，由于它特别大，所以能够接受大量电荷而 不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水， 并不能明显改变海平面的高度一样

2、。如果用导线将带电导体与地球相 连，电荷将从带电体流向地球，直到导体带电特别少，可以认为它 不再带电。(如果导体带正电，实际上是自由电子从大地流向导 体，这等效于正电荷从导体 流向大地。)生产中和生活实际中往往 要避免电荷的积累，这时接地是一项有效措施。火花放电当高压带电体与导体靠得很近时，强大的电场会使它们之间的空 气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流。由于电流特别大，产生 大量的热，使空气发声发光，产生电火花，这种放电现象叫火花放 电。火花放电在生活中常会遇到。干燥的冬天，身穿毛衣和化纤衣 服，长时间走路之后，由于摩擦，身体上会积累静电荷。这时如果手 指靠近金属物品，你会感到手上有针刺般

3、的疼痛感。这就是火花放电 引起的。如果事先拿一把钥匙，让钥匙的尖端靠近其他金属体，就会 避免疼痛。在光线较暗的地方试一试，在钥匙尖端靠近金属体的时 候，不但会听到响声，还会看到火花.在一些工厂或实 验室里，存 在大量易燃气体，工作人员要穿一种特制的鞋，这种鞋的导电性能很 好，能够将电荷导入大地，避免电荷在人体上的积累，以免产生火花 放电，引起火灾。尖端放电通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子 中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现 象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷， 空气就可以导电了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的

4、原子带正电，叫做正离子。由于同种电荷相互排斥，导体上的静电荷 总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷 特别密集，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中残存的少 量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分 子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象尖端放电在技术上有重要意义。高压输电导线和高压设备的 金属元件，表面要很 光滑，为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。问题1 :放电现象有哪些？问题2：什么是火花放电？什么是接地放电？问题3：尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理有何应用？任务二：认识雷电 (1)阅读下列资料: 雷电产生：雷电是发生在大

5、气层中大气或云块在气流作用下产生异 性电荷的积累使某处空气被击穿，电荷中和产生强烈的声、光、电并 发的一种物理现象，通常是指带电的云层对大地之间，云层与云层之 间，云层内部的放电现象。这个放电的过程会产生强烈的闪电和巨大 的声响，即人们常说的“电闪雷鸣”。原因：雷电是一种常见的大气放电现象。雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还 伴有冰雹和龙卷风。在夏天的午后或傍晚，地面的热空气携带大量的 水汽不断地上升到高空，形成大范围的积雨云，积雨云顶部一般较 高，积雨云的不同部位聚集着大量的正电荷或负电荷，可达20公 里，云的上部常有冰晶。冰晶的淞附，水滴的破碎以及空气

6、对流等 过程，使云中产生电荷，云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为 主，下部以负电荷为主从而形成雷雨云。而地面因 受到近地面雷雨云的静电感应，也会带上与云底相反符号的电荷，两 者相当于一个巨大的电容器。一般情况下，我们把地面看成 零电势 面，积雨云与地面的高度差比较大，根据U=Ed积雨云与地面间的电场强度与距离都很大，所以它们间的电势差 很大，即 电压很大。闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。一个 中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功 率.当云层里的电荷越积越多，使电场强度达到一定强度时，就会 把空气击

7、穿，打开一条狭窄的通道强行放电。当云层放电时，由于 云中的电流很强，通道上的空气瞬间被烧得灼热，温度高达6000- -20190c,所以发出耀眼的强光，这就是闪电。而闪道上的高温会使空气急剧膨胀，同时 也会使水滴汽化膨胀，从而产生冲击波，这种强烈 的冲击波活动形成了雷声危害：自然界每年都有几百万次闪电。雷电灾害是“联合国国 际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。最新统计资料表 明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第 三位。全球每年因雷击 造成人员伤亡，财产损失不计其数。据不完全统计，我国每年因雷击 以及雷击负效应造成的人员伤亡达3000 4000人，财产损失在50 亿元到100亿元人民

8、币。雷电灾害所涉及的范围几乎遍布各行各业。 现代电子技术的高速发展，带来的负效应之一就是其抗雷击浪涌能力的降低.以大规模集成电路为核心组件的测量，监控，保护，通 信，计算机网络等先进电子设备广泛运用于电力，航空，国防，通 信，广电，金融，交通，石化，医疗以及其它现代 生活的各个领域， 以大型CMOS集成元件组成的这些电子设备普遍存在着对暂态过电 压，过电流耐受能力较弱的缺点，暂态过电压不仅会造成电子设备产 生误操作，也会造成更大的直接经济损失和广泛的社会影响。防雷：预防雷电总的原则：一是人体的位置尽量降低，以减少 直接雷击的危险；二是人体与地面的接触部分如双脚要尽量靠近， 与地面接触越小愈好，

9、以减少“跨步电压”。(1)在野外，应立即寻找蔽护所。以装有避雷针的，钢架的或钢盘 混凝土建筑物，作为避雷场所，具有完整金属车厢的车辆也可以利 用。(2)没有掩蔽所时，要远离高压输电线。高压输电线均为裸线且电压均在万伏以上，如果离高压线的距离小于1压均在万伏以上，如果离高压线的距离小于1米时，容易造成极严重的触电事故。千万不要靠近空旷地带或山顶上的孤树，这里最易受 到雷击； 高树林子的边缘，电线，旗杆的周围和干草堆，帐 篷等无避雷设备的 高大物体附近，铁轨，长金属栏杆和其他 庞大的金属物体近旁，山顶，制高点等场所也不能停留。这 些地方最容易遭遇雷电袭击。雷电期间，如正在驾车，应留在车内。车壳是金

10、属的，因屏蔽作用，就算闪电击中汽车，也不会伤人。因此，车厢 是躲避雷击 的理想地方。但是雷电期间最好不要骑马，骑自行车，骑摩托车和开 敞篷拖拉机；不要携带金属物体在露天行走，不要使用手机；不要 靠近避雷设备的任何部分；尽量不要使用设有外接天线的收音机和电 视机，不要接打电话。如果你在江，河，湖泊或游泳池中游泳时，遇上雷雨则要赶快 上岸离开。因为水面易遭雷击，况且在水中若受到雷击伤害，还增加 溺水的危险。另外，尽可能不要呆在没有避雷设备的船只上，特别是 高桅杆的木帆船。如果在空旷的野外无处躲避，应该尽量寻找低凹地(如土 坑)藏身，或者采用尽量降低重心和减少人体与地面的接触面积，立 即下蹲，双脚并

11、拢，手放膝上，身向前屈，千万不要躺在地上，壕沟 或土坑里，如能披上雨衣，防雷效果就 更好.在野外的人群，无论 是运动的，还是静止的，都应拉开几米的距离，不要挤在一起，也可 躲在较大的山洞里。注意当你感到皮肤刺痛或头发竖起，是雷电将至的先兆，要立即倒在地上。受到雷击的人可能被烧伤或严重休克，但身上并不带 电，可以安全地加以处理。(8)如有强雷鸣闪电时你正巧在家里， 建议无特殊需要，不要冒险外出。但也 应注意以下几点：不宜在 建筑物朝天平面(天面)上活动。因为当朝天平面发生直接雷击时， 强大的雷电流可导致人员 伤亡。不宜使用淋浴器。因为水管与防雷 接地相连，雷电流可通过水流传导而致人伤亡。紧闭门窗

12、，防止侧 击雷和球雷侵入。利用：雷电中所蕴涵的能量很多，全世界一天的雷电放 电的 能量可以足够人类用一年。如果能好好的将雷电利用起 来，将使人类对与其他能源的依赖大大减少.但是以现在的技术条件来说，人类对于雷电的应用仍处于设想阶段。雷电是一种无污染的能源，它一次放电能达1至10亿焦耳。中国成语中就有“雷霆万钧”之力一词（霆：劈雷，钧：古代的重量单位，合当时30斤）。利用这种巨大的冲 击力，可 以夯实松软的基地，从而为建筑工程节省大量的能源。根据高频感应 加热原理，利用雷电产生的高温，可使岩石内的水分膨胀，达到破碎 岩石，开采矿石之目的。雷电能治病：每场雷雨过后，空气中的气体分子在雷电场的 作用

13、下，会分离出带负电的负氧离子。研究人员测试表明，雷雨过 后，每立方厘米空气中的负氧离子可达1万余个，而晴天里的闹市 区，负氧离子仅几十个。实验表明：被称作“空气的维生素”的负氧 离子，对人体健康很有利。医疗专家模拟雷雨的神奇作用，将负氧离 子引入病房，结果发现，当室内空气中的负氧离子与正离子的比例调 控在9比1之时，对气喘，烧伤，溃疡以及其他外伤的治疗有促进 作用，可使居室内细菌，病毒减少；同时，对过敏性鼻炎，神经性 皮炎，关节疼痛等病症均有一定的疗效。钓鱼的朋友有一条渔谚云：“宁钓雷雨后，不钓雷雨前。”也是基于这个道理。此外，雷鸣电 闪时，强烈的光化学作用，还会促使空气中的一部分氧气发生反应

14、， 生成具有漂白和杀菌作用的臭氧。伴随着雷电的上升气流，可将停滞 于对流层下面的污染大气携带到10公里以上的平流层底部。它可以制造氮肥：发生雷电时，大气中的闪电通道可达 几千米长，温度极高，有大量的氮 和氧化合成二氧化氮。生成的二氧化氮溶解于雨水中，变成浓度不高 的硝酸，落入土壤中，又和其他物质化合变成硝石。是大自然对人类 无偿的恩赐。雷电可预示天气：农谚云：“东闪日头西闪雨” 因中国地处西风带内，云雨大多从西边移动过来影响本地。其他还有“南闪火门开，北闪有雨来”等。雷电找矿：雷电爱打击容易导电的物体，利用这一特点，为 地质勘探人员寻找金属矿床提供了线索。阅读后结合教材第10页和第11页，请你

15、谈谈防雷的一些 具体 方法。(2)阅读教材第12页的STS后回答：问题1 :雷电属于哪一种放电现象？问题2：如何避免高大建筑物遭到雷击？问题3：避雷针的发展历史是怎样的？任务三：认识静电的防止和应用请你阅读下列资料：静电的防止和应用防止：在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静 电。要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产 生危害。如生活中的一些具体做法：1.室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒水，1.室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒水，或用加湿器加湿；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的 静电荷。发现头发无法梳理时，将梳子浸入水中片刻，等静电消除之 后

16、，便可以将头发梳理服帖了。脱衣服之后，用手轻轻 摸一下墙壁， 摸门把手或水龙头之前也要用手摸一下墙，将体内静电“放”出去， 这样静电就不会伤你了。对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织 或丝织内衣、内裤，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最 低限度。出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电，还有尽 量不穿化纤的衣服。为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等 先碰触大门、门把、水龙头、椅背、床栏等消除静电，再用 手触及。穿全棉的内衣。准备下车的时候，用右手握住档，然后用手指碰着下面铁的 部位，然后开车门，把左手放在车门有铁的位置，但是左手别松，然 后把右手放掉，下车，这时候你

17、再用右手抓着门就不会被电到了接下 去，用力一关。应用：目前静电已经有多种应用，如静电除尘、静电喷涂、静 电植绒、静电复印等。以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带 走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境.利用静电除 尘可以消除烟气中的煤粉.除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝 B组成，A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有 很强的电场，而且距B越近，场强越大B附近的空气分子被强电场电离，成为电子和 正离子正离子被吸到上，得到电子，又成为分子子正离子被吸到上，得到电子，又成为分子.电子在 向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上， 最后在重力

18、的作用下落入下面的漏斗中.静电除尘用于粉尘较多的各 种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。设法使油漆微粒带电，油漆微粒在电场力的作用下向着作为电极 的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆的工作。这就是静电 喷涂.使绒毛带电，可以使绒毛植在涂有粘着剂的纺织物上，形成 像刺绣似的纺织品.这就是静电植绒。静电复印可以迅速、方便地把图书、资料、文件复印下来 静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝质柱体，表面镀一层复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝质柱体，表面镀一层半导体硒，叫做硒鼓.半导体硒有特殊的光电性质：没有光照射时 是很好的绝缘体，能保持电荷；受到光的照射立即变成导

19、体，将所 带的电荷导走。复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个 步骤. 这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的充电：由电源使 硒鼓表面带正电荷。曝光：利用光学系统将 原稿上的字迹的像成在硒 鼓上。硒鼓上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷.其 他地方受到了光线的照射，正电荷被导走.这样，在硒鼓上留下了 字迹的“静电潜像”.这个像我们看不到，所以称为潜像.显影：带 负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电潜像” 上，显出墨粉组成的字迹.转印：带正电的转印电极使输纸机构送 来的白纸带正电。带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将 带负电的墨粉吸到白纸上。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高