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2019-2020年高中物理《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》教案4 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標 1.知識與技能 了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。 了解靜電平衡時帶電導(dǎo)體上電荷的分布特點。 了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象。 2.過程與方法 通過觀察演示實驗及對實驗現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識進行分析推理，培培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力。 3.情感、態(tài)度與價值觀 體會生活中的靜電現(xiàn)象，提高抽象思維水平,培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實際能力、科學(xué)探索精神。 二、教學(xué)設(shè)想 緊抓電場強度、電勢的概念，先要講清靜電平衡的基本原理．再從電勢的角度分析．導(dǎo)體剛放入電場中的瞬間，導(dǎo)體不同部位電勢不同，所以負電荷向高電勢處移動，正電荷向低電勢處移動，結(jié)果由電勢疊加原理，高電勢處的電勢降低了，低電勢處的電勢升高了．當導(dǎo)體各處電勢相等時，就再無電荷移動，即導(dǎo)體達到靜電平衡狀態(tài)。從而得到處于靜電平衡的導(dǎo)體是一個等勢 體的結(jié)論。從電場強度的角度分析，如果凈電荷分布在導(dǎo)體內(nèi)部，則內(nèi)部就會有沒有被抵消的電場， 導(dǎo)體 內(nèi)部的自由電荷在電場力的作用下會定向移動，這就違背了靜電平衡的定義．從電勢角度分 析，如果凈電荷分布在導(dǎo)體內(nèi)部，則內(nèi)部就有電場，電場中沿電場線方向電勢是不同的，這 就違 背了處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是一個等勢體的結(jié)論．所以孤立導(dǎo)體的凈電荷一定分布在它 的外表面。 對于尖端放電和靜電屏蔽采用先理論分析后實驗驗證的教學(xué)方法。 三、教材分析 本節(jié)由靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場、導(dǎo)體上電荷的分布、尖端放電、靜電屏蔽四部分內(nèi)容組成。本節(jié)的主要概念是靜電平衡，掌握靜電平衡的概念，理解靜電平衡的特征是本節(jié)的重點。利用靜電平衡知識，認識導(dǎo)體的電荷分布特點、尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象是本節(jié)的難點。做好演示實驗是這堂課的關(guān)鍵。 四、重點、難點 靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性； 運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因 五、教學(xué)方法 綜合分析法、實驗驗證法 六、教具準備 起電機、驗電器、金屬球殼、帶絕緣支架金屬球、法拉第圓筒、尖端放電演示儀 、金屬網(wǎng)罩、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 七、教學(xué)過程 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 【引入】 復(fù)習(xí)： ★問題： 1、電場的重要性質(zhì)是什么？ （對放入場中的電荷有力的作用） 2、導(dǎo)體的重要特征是什么？ （由做熱振動的正離子和做無規(guī)則熱運動的自由電子組成 ） 3、什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象？ （把電荷移近不帶電的異體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象） 4、靜電感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是什么？ （感應(yīng)起電是使物體中的正負電荷分開，是電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分） ★問題： 在電場中引入金屬導(dǎo)體后會對空間各點的場強有影響嗎？ 是什么作用使金屬內(nèi)的電子定向移動的？此移動一直進行嗎？ 金屬導(dǎo)體內(nèi)部有電場嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生分析： 若是金屬導(dǎo)體，自由電子在電場力作用下將發(fā)生定向移動，使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布，從而引起導(dǎo)體的某些新的性質(zhì)。 傾聽、思考、回答 ↓ 增強記憶、為這節(jié)課的內(nèi)容做好鋪墊 ↓ 【新課教學(xué)】 ■一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 分析： 導(dǎo)體置于電場中時，自由電荷受力，發(fā)生定向移動，從而重新分布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個與原電場反向的電場，阻礙電荷定向移動，直至最后無電荷定向移動為止，這時感應(yīng)電荷電場與原電場的合場強為零。 ★問題： 什么是靜電平衡狀態(tài)； （導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)） ★問題：靜電平衡狀態(tài)時具有什么樣的特征？ 特征： 1、處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度處處為零。 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點場強方向與該點表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量電荷將發(fā)生定向移動。 2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是個等勢體，它的表面是等勢面，沿導(dǎo)體表面移動電荷，電場力不做功。 可采用反證法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場強度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動。 傾聽、分析、回答、總結(jié) 培養(yǎng)學(xué)生的分析問題的能力 ■二、導(dǎo)體上電荷的分布 一個導(dǎo)體，不論原來是否帶點，放入電場中以后，都會由于靜電感應(yīng)而在導(dǎo)體的不同部位出現(xiàn)不同的電荷。那么，在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體上的電荷怎么分布呢？ 【演示】： 法拉第圓筒實驗。 先用起電機使筒A帶電，至A中箔片張開。 利用驗電器B先從A外表面接觸，再與金屬球C接觸，反復(fù)幾次后，可看到C金屬箔片張開。（下圖） 說明：A外表面游電荷 若使B與A內(nèi)壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔片將不張開。（下圖） 說明：A內(nèi)壁無電荷 ○靜電場中導(dǎo)體的特點： ⅰ：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上。 ⅱ：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。（課本圖1.4-5） 傾聽、觀察、思考、總結(jié) 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力 ■三、尖端放電 導(dǎo)體尖端附近的電場特別強，它會導(dǎo)致一個重要的后果，就是尖端放電。再導(dǎo)體尖端附近放一根點燃的蠟燭。當我們不斷給導(dǎo)體充電的時候，火焰就好像被風(fēng)吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。這就是尖端放電引起的后果。 ★問題：為什么會引起這種后果？ ☆：因為在尖端附近強電場的作用下空氣中殘留的離子會發(fā)生激烈的運動。在激烈的運動過程中它們和空氣分子相碰時，會使空氣分子電離，從而產(chǎn)生大量新的離子，這就使空氣邊得易于導(dǎo)電。與尖端上電荷同號的離子受到排斥而飛向遠方，蠟燭的火焰偏移就是受到這種離子形成的“電風(fēng)”吹動的結(jié)果。 ★問題：什么是點暈放電？ ☆：在強電場作用下，物體曲率大的地方(如尖銳、細小的頂端，彎曲很厲害處)附近，等電位面密，電場強度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電。 ★問題：什么是尖端放電？ ☆：尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象。 尖端放電演示儀 避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。 傾聽、分析、回答 ↓ 培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和解決問題的能力 ↓ ■四、靜電屏蔽 【演示】 先使金屬球帶電，然后移近驗電器，由于靜電感應(yīng)，驗電器的金屬箔片張開，若把驗電器置于金屬網(wǎng)罩中，可發(fā)現(xiàn)驗電器的金屬箔片不張開。（下圖） 分析：金屬網(wǎng)罩內(nèi)無電場。任取一個導(dǎo)體殼，處于靜電場中，殼內(nèi)無電場。 反證法：若有電場，電場線發(fā)自殼壁，終止于殼壁，與殼是等勢體相矛盾，這樣的電場線不存在。 傾聽、觀察、分析、回答 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和解決問題的能力 ■五、小結(jié) 讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容 總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容 培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力 ■六、鞏固練習(xí) 閱讀科學(xué)漫步 引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)P28-1、2、3、4 【板書設(shè)計】 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 ■一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 （一）靜電平衡狀態(tài)： 導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動的狀態(tài) （二）靜電平衡狀態(tài)下的特征？ 1、處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度處處為零。 2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是個等勢體，它的表面是等勢面，沿導(dǎo)體表面移動電荷，電場力不做功。 ■二、導(dǎo)體上電荷的分布 靜電場中導(dǎo)體的特點： ?。禾幱陟o電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上。 ⅱ：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。 ■三、尖端放電 尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象。 四、靜電屏蔽