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高二物理选修一教案:《静电感应》

2021-01-15 17:08:50 浏览量:

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高二物理选修一教案:《静电感应》

  【教案一】

  教学准备

  教学目标

  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,净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

  3.知道静电屏蔽及其应用

  教学重难点

  【重点难点】静电平衡状态;电场中导体的特点

  教学过程

  【教学过程】

  (一)复习提问

  1、什么是静电感应现象?

  2、静电感应现象的实质是什么?

  3、在静电感应时用手摸一下导体,再移走源电荷,则导体带什么电?

  若将导体接地则情况如何?左端接地呢?

  (二)新课教学

  一、电场中的导体

  1、金属导体的特征:

  由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成

  2、静电感应现象

  问题:在源电荷的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?

  答:使空间电场重新分布

  源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动

  静电平衡状态:导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态

  4、静电平衡状态下导体的特点:

  ⑴内部场强处处为零(不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0)

  ⑵导体中没有自由电荷定向移动

  ⑶净电荷分布在导体表面

  实验证明:法拉第圆筒实验

  ⑷导体表面附近电场线与表面垂直

  理论证明:中性导体带电后,由于同种电荷相互排斥,净电荷只能分布在表面

  反证法:若内部有自由电荷,则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态

  5、静电平衡时导体周围电场分布:

  上图空间实际电场分布,不会出现虚线电场线

  二、静电屏蔽

  1、空腔导体的特点:

  净电荷只分布在外表面,内表面不带电,空腔内没有电场

  1、静电屏蔽

  外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内,则外对内没有影响,但内对外有影响

  实验演示:将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

  若将球壳接地,则内外各不影响

  3、应用

  电学仪器和电子设备外面套有金属罩

  通信电缆版面包一层铅皮

  高压带电作业人员穿金属网衣

  通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

  (三)巩固练习

  例1:如图所示,在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷,试分析A、B、C三点的场强:

  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是两个架在绝缘支座上的金属球,都不带电,中间用导线连接,现用一带正电的小球C靠近B,用手摸一下B球,再撤去导线,然后移走C球,则A、B带电情况:

  A.A球带正电,B球带负电

  B.A球带正电,B球不带电

  C.A球不带电,B球带负电

  D.以上说法都不正确

  例3:长为L的金属棒原来不带电,现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上,则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小,方向。

  (四)小结

  1、静电平衡状态下导体有什么特点?

  2、静电屏蔽有哪几种情况?有哪些应用?

  【教案二】

  教学目标:

  1、了解生活中常见的静电现象,能够用所学的只是解释简单的静电现象。

  2、通过了解一些静电现象和避雷方法,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、和谐发展的认识。

  3、了解人类应用静电和防止静电的事例。

  教学过程

  一、放电现象

  问:火花放电是最常见的放电现象.现实中放电现象呢?(①在干燥天气的黑夜里脱去化纤衣服时会看到火花、听到僻啪声②实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电③很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电④运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着,这样可以把电荷引入大地,避免放电时产生的火花引起爆炸⑤飞机轮胎用导电像胶制成,可以避免着陆时机身积累电荷)

  二、雷电和避雷

  说明:云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时,能产生耀眼的闪光和巨响,这就是闪电和雷鸣。闪电的电流可以高达几十万安培,会使建筑物严重损坏。

  说明:雷电对人类生活也会产生益处,有哪些益处呢?(①闪电产生的高温促使空气中的氧和氮化合成氮氧化物,随雨水降至地面,成为天然的氮肥②闪电产生的臭氧留在大气层中,能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害)

  演示实验:

  实验器材:验电器、安放在绝缘支架上的带电导体、带绝缘柄的验电球

  实验过程:带绝缘柄的验电球接触带电导体的A点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角

  带绝缘柄的验电球接触带电导体的B点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角

  带绝缘柄的验电球接触带电导体的C点,然后跟验电器接触,观察验电器的指针偏角

  实验现象:验电球跟带电体的A处接触后,验电器的金属箔张角较小;跟B处接触后.验电器的金属箔张角较大.跟尖端C处接触后.验电器的金属箔张角。

  问:这个实验说明了什么问题?(电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位黄.电荷比较密集.平坦的位置,电荷比较稀疏)

  说明:导体尖锐部位的电荷特别密集.尖端附近的电场就特别强.会放出电荷,这种现象我们称之为尖端放电

  演示实验:

  实验仪器:金属板M金属板N、两个等高的金属柱A、B,A为尖头、B为圆头,直流电压电源

  实验过程:逐渐升高电源电压,观察哪个金属柱先放电。

  实验现象:金属柱A先放电

  说明:1753年,富兰克林发明了避雷针,避雷针的原理就是尖端放电。带电云层靠近建筑物时,同号电荷受到排斥,流人大地,建筑物上留下了异号电荷。当电荷积累到一定程度时,会发生强烈放电现象.可能产生雷击。如果建筑物安装了避示针,在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出.逐渐中和云中的电荷,保护建筑物.使其免遭雷击。

  三、静电的应用和防止

  说明:静电在工业和生活中有很重要的用途,有时又会带来很多麻烦,需要防止。

  问:在许多场合都可以发现人们应用静电的例子,有哪些例子呢?(①静电除尘②静电喷漆③复印)

  问:在许多场合都可以发现人们防止静电的例子?(①实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电②很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电③运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着,这样可以把电荷引入大地,避免放电时产生的火花引起爆炸④飞机轮胎用导电像胶制成,可以避免着陆时机身积累电荷)

  板书设计

  一、放电现象

  二、雷电和避雷

  1、电荷在导体表面的分布是不均匀的:突出的位黄.电荷比较密集.平坦的位置,电荷比较稀疏

  2、尖端放电:导体尖锐部位的电荷特别密集.尖端附近的电场就特别强.会放出电荷

  3、避雷针的原理就是尖端放电

  三、静电的应用和防止


 

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