靜電平衡的物理教案

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教學(xué)三維目標(biāo)

1.知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài)

2.理解靜電平衡時(shí)，凈電荷只分布在導(dǎo)體表面且內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零

3.知道靜電屏蔽及其應(yīng)用

重點(diǎn)難點(diǎn)

靜電平衡狀態(tài)

電場(chǎng)中導(dǎo)體的特點(diǎn)

教學(xué)方法

推理歸納法、問(wèn)題解決法、實(shí)驗(yàn)法

教具準(zhǔn)備

驗(yàn)電器、法拉第圓筒、有絕緣柄的金屬球一個(gè)、金屬網(wǎng)罩、收音機(jī)、感應(yīng)起電機(jī)、導(dǎo)線(xiàn)若干

教學(xué)過(guò)程

(一)復(fù)習(xí)提問(wèn)

1、什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象?

2、靜電感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么?

3、在靜電感應(yīng)時(shí)用手摸一下導(dǎo)體，再移走源電荷，則導(dǎo)體帶什么電?

*

若將導(dǎo)體接地則情況如何?左端接地呢?

(二)新課教學(xué)

一、電場(chǎng)中的導(dǎo)體

1、金屬導(dǎo)體的特征：

由做熱振動(dòng)的正離子和做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成

2、靜電感應(yīng)現(xiàn)象

*

問(wèn)題：在源電荷的電場(chǎng)中引入金屬導(dǎo)體后會(huì)對(duì)空間各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)有影響嗎?

是什么作用使金屬內(nèi)的電子定向移動(dòng)的?此移動(dòng)一直進(jìn)行嗎?

金屬導(dǎo)體內(nèi)部有電場(chǎng)嗎?

答：使空間電場(chǎng)重新分布

源電荷的電場(chǎng)使導(dǎo)體內(nèi)部自由電子定向移動(dòng)

靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體(包括表面)中沒(méi)有電荷定向移動(dòng)時(shí)的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)

4、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)：

⑴內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零(不為0則自由電子將繼續(xù)移動(dòng)直至合場(chǎng)強(qiáng)為0)

⑵導(dǎo)體中沒(méi)有自由電荷定向移動(dòng)

⑶凈電荷分布在導(dǎo)體表面

實(shí)驗(yàn)證明：法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)

⑷導(dǎo)體表面附近電場(chǎng)線(xiàn)與表面垂直

理論證明：中性導(dǎo)體帶電后，由于同種電荷相互排斥，凈電荷只能分布在表面

反證法：若內(nèi)部有自由電荷，則內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為0，導(dǎo)體就不是處于靜電平衡狀態(tài)

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5、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體周?chē)妶?chǎng)分布：

上圖空間實(shí)際電場(chǎng)分布，不會(huì)出現(xiàn)虛線(xiàn)電場(chǎng)線(xiàn)

二、靜電屏蔽

*

空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)：

凈電荷只分布在外表面，內(nèi)表面不帶電，空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)

2、+

靜電屏蔽

+

外部電場(chǎng)對(duì)內(nèi)部?jī)x器沒(méi)有影響若將源電荷置于空腔內(nèi)，則外對(duì)內(nèi)沒(méi)有影響，但內(nèi)對(duì)外有影響

實(shí)驗(yàn)演示：將收音機(jī)置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)則聲音大小減小

+

若將球殼接地，則內(nèi)外各不影響

3、應(yīng)用

電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有金屬罩

通信電纜版面包一層鉛皮

高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣

通訊工具在鋼筋結(jié)構(gòu)房屋中接收信號(hào)弱

(三)鞏固練習(xí)

*

例1：如圖所示，在一個(gè)原來(lái)不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一正電荷，試分析A、B、C三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)：

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：如圖所示，A、B是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，都不帶電，中間用導(dǎo)線(xiàn)連接，現(xiàn)用一帶正電的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去導(dǎo)線(xiàn)，然后移走C球，則A、B帶電情況：

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A.A球帶正電，B球帶負(fù)電

B.A球帶正電，B球不帶電

C.A球不帶電，B球帶負(fù)電

D.以上說(shuō)法都不正確

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例3：長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的正電荷放在距棒左端R處且與棒在一條線(xiàn)上，則棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小，方向。

(四)小結(jié)

1、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體有什么特點(diǎn)?

2、靜電屏蔽有哪幾種情況?有哪些應(yīng)用?

布置作業(yè)

教后記

1、教材并沒(méi)有安排這一節(jié)的內(nèi)容，但在歷屆高考中都有體現(xiàn)，所以對(duì)于這塊知識(shí)原則是講清基礎(chǔ)知識(shí)，不追求深難偏。

學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度大小，方向的判斷，導(dǎo)體內(nèi)部外部的區(qū)別存在問(wèn)題，準(zhǔn)備在作業(yè)紙上讓他們逐步解決問(wèn)題。