2022年高中物理人教版選修3-1 第一章 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應用 教案3

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1、2022年高中物理人教版選修3-1 第一章 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應用 教案3 一、教學目標 1、通過對靜電場中導體的自由電荷運動情況的討論，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導體的特征。 2、通過實驗了解靜電平衡時帶電導體上電荷的分布特點 3、了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象，關注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象 二、重點和難點 重點：掌握靜電平衡的概念，理解導體處于靜電平衡狀態(tài)的特征是本節(jié)的重點 難點：應用靜電平衡的知識，理解靜電平衡的特征，認識導體的電荷分布特點是本節(jié)的難點。 三、設計思路 1、《靜電現(xiàn)象的應用》是本章的難點內(nèi)容，概念規(guī)律非常抽象。學生只有在老師的指導下參與探究全過程，

2、才能深刻理解電平衡狀態(tài)下導體的特點、規(guī)律?？朔季S定勢的負遷移和主觀臆斷的不良傾向，培養(yǎng)學生認真嚴謹?shù)目茖W探究品質(zhì)。 2、本課題設計的另一思路旨在讓學生認真討論，積極參與，體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。培養(yǎng)學生學習物理的興趣。這也是新課改的重要內(nèi)容。 3、本節(jié)教學設計的過程為：首先學生活動：對不帶電的金屬導體放入電場中發(fā)生靜電現(xiàn)象的討論；然后學生歸納，教師總結(jié)得出靜電平衡狀態(tài)下導體的特點。最后通過兩道例題鞏固加深理解。 四、教學流程 教學進程 教師活動 學生活動 活動目標及說明 （一）引入新課： 提問：1．電場的重要性質(zhì)是什么？ 2．金屬導體的微觀結(jié)構(gòu)如何？ 3、將金屬導

3、體放入電場中自由電子會怎樣移動？ 回答1：對放入其中的電荷有力的作用。 回答2：金屬導體中原子由原子核和電子組成，離原子核較遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，成為自由電子，失去這種電子的原子便成為帶正電的離子。 回答3：導體內(nèi)自由電子會因受到與場強方向相反的電場力的作用而向場強的反方向定向移動。 通過鞏固相關學過的知識，使新課教學變得容易 過渡語：在電場中的導體沿著電場強度方向兩端出現(xiàn)等量異種電荷的現(xiàn)象叫做靜電感應。 （二）探究新課： 一、靜電平衡 1：靜電平衡狀態(tài) 出示問題 1．電子的聚集會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？ 2．電子是否會永遠這樣定向運動下

4、去？ 3．最終會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？ 學生分組討論 每一小組由一位同學陳述小組討論的結(jié)果。 一組回答不準確，另一組補充，修正 回答1：導體兩面出現(xiàn)的正負電荷會在導體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場方向相反的感生電場。這兩個電場疊加，使導體內(nèi)部的電場減弱。 回答2：只要導體內(nèi)部的合場強不為零，自由電子就會繼續(xù)做定向移動。導體兩面的正負電荷就會繼續(xù)增加，導體內(nèi)部的合場強會進一步削弱，直到導體內(nèi)部的合場強等于零為止 回答3：導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動 第1、2兩個提問是解決靜電平衡問題的兩個重要問題。 導體放在電場中，達到靜電平衡狀態(tài)是一個非?？斓倪^程，但是對這一過程分析卻非常重要。這樣做不

5、僅突出了重點，也為突破難點打下基礎 教師畫圖闡述：當導體內(nèi)的自由電子（包括表面）不再發(fā)生定向移動時，導體達到靜電平衡狀態(tài) 3：靜電平衡的條件 提問：靜電平衡的條件？ 通過學生們互相討論積極回答： 讓學生積極參與到課堂上來，使之真正成為課堂的主人，學習的主人。體會學習的樂趣。 過渡語：處于靜電平衡的導體有兩種：原來不帶電的導體和孤立的帶電導體 4：靜電平衡狀態(tài)下導體的特點 （1）場強的特點 教師不再通過提問的方式來解決問題，而是放開手腳讓學生自由討論發(fā)揮，但提示學生可以先從導體內(nèi)部的場強這個方面去思考。 （當學生回答內(nèi)部場強的特點時

6、，教師順水推舟提出導體外部場強的特點） 提問1：導體外部場強為什么有這樣的特點？提示學生可以用反證法 學生1回答：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部的場強處處為零 學生2回答：靜電平衡狀態(tài)的導體，其外部的場強方向必跟該點的表面垂直。 回答1：假如不是這樣，場強就會有一個沿導體表面的分量，導體上的自由電子就會發(fā)生定向移動，這就不是平衡狀態(tài)了。 教師的引導，學生的積極參與得到知識，而不要作為一個知識點硬塞給學生，否則沒有感性認識，容易忘記。對學生的積極回答要及時肯定，激發(fā)他們的學習熱情。 （2）電勢的特點 提示學生根據(jù)已學過的關于電場強度與電勢差的關系來探究電勢的特點 學生3

7、回答：根據(jù)電勢差與電場強度的關系可知，若場強處處為零，則任意兩點間的電勢差為零，也就是導體上各點間的電勢都相等。所以，處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個等勢體，它的表面是個等勢面。（電場強度處處為零則電勢對空間位置的變化率處處為零，空間各點的電勢相等） 回答2：假如不是這樣，某兩點間就會存在電勢差，就有電場線的存在，導體上的自由電子就還會發(fā)生定向移動，這就不是平衡狀態(tài)了。 在分析和討論的過程中，教師要注意宏觀調(diào)控，穿插適當?shù)闹敢蜌w納，做到放得開，收得攏。 闡述：地球是個極大的導體，可以認為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個等勢體，這是我們可以把大地選做零電勢體的一個原因。 等

8、勢體是個難點，要給學生一定的討論、思維時間。讓學生體會得到結(jié)論。 鞏固練習 例1：學案導練1： 如圖，將導體AB放在點電荷的附近。（1）判斷A、B端各帶什么電？ （2）用一根導線將A、B連接，電子是否會定向移動 例2:如圖，長為L的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點電荷放在距棒左端為R的某點.當達到靜電平衡時，棒上感應電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的場強的大小為多大? A B ⊕ （1）A端帶負電，B端帶正電 （2）電子不會定向移動，因為導體是個等勢體，導線連接的是電勢相等的兩個點，電荷在這兩點間不會移動，就像用水管連接高

9、度相等的兩個裝水容器，水不會再水管內(nèi)流動一樣。 學生1回答：根據(jù)導體靜電平衡的特點，棒上感應電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的場強與電電荷在此點產(chǎn)生的場強等大反向所以答案為： 通過例題分析加深學生印象 （3）電荷分布的特點 演示課本25頁的法拉第圓筒實驗 （視頻演示） 提問1：由實驗現(xiàn)象能得到什么結(jié)論？為什么？ 學生1回答：靜電平衡狀態(tài)下帶電導體的電荷只能分布在導體的外表面 學生2回答：因為導體內(nèi)部的場強處處為零，導體內(nèi)部就不可能有未被抵消的電荷，假如內(nèi)部某處有凈電荷，在它附近的場強就不可能為零。 帶點導體的電荷分布特點對于學生來說是十分深奧的問題，必須通過實驗才

10、能加深體會 提問2：帶電導體的電荷是否均勻分布在導體的外表面？ 引導學生看課本書第19頁圖1.4-5中乙圖，一頭大一頭小的導體電荷在外表面分布的情況 學生2回答：電荷分布不均勻，越尖的地方電荷分布越多，越平的地方電荷分布越少。 在教學過程中充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學媒體的作用，使它真正為提高教學質(zhì)量服務。 尖端放電 動畫演示尖端放電的實驗 閱讀課本26頁尖端放電內(nèi)容并用自己的語言復述尖端放電的內(nèi)容及其應用和防止 教師總結(jié)：靜電平衡時，電荷只分布在導體的外表面，內(nèi)部沒有電荷；在導體表面，越尖銳的的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。 靜

11、電屏蔽：教師帶領學生分析，教師講解時注意畫圖 具有空腔的金屬導體在靜電平衡狀態(tài)下，不僅導體內(nèi)部場強為零，而且腔內(nèi)場強也為零，因而置于腔內(nèi)的物體不受外界電場的影響，這種作用叫靜電屏蔽 知識擴展：1、空腔導體在外電場中處于靜電平衡，其內(nèi)部場強總等于零，因此外電場不可能對其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響； 2、空腔導體不接地的屏蔽為外屏蔽，空腔導體接地的屏蔽為全屏蔽 若空腔導體導體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生異號的感生電荷，如果外殼不接地則外表面會產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體同號的感生電荷，此時感應電荷的電場將對外界產(chǎn)生影響，這時空腔導體只能對外電場屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對外界的影響，所以叫外屏

12、蔽；如果外殼接地，外表面產(chǎn)生的感應電荷通過接地線流入大地，外界對殼內(nèi)無法影響，內(nèi)部帶電體對外界的影響也隨之而消除，所以這種屏蔽較全屏蔽 定義延伸：為了避免外界電場對儀器設備的影響，或者為了避免電氣設備的電場對外界的影響，用一個空腔導體把外電場遮住，使其內(nèi)部不受影響，也不使電氣設備對外界產(chǎn)生影響，這就叫做靜電屏蔽 3、靜電屏蔽的應用： 電子儀器設備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的鉛皮等等都是用來防止外界電場干擾的屏蔽措施。 總之：在靜電平衡狀態(tài)下，無論是空心導體還是實心導體；不論導體本身帶電多少，導體必定為等勢體，其內(nèi)部場強為零，這是靜電屏蔽的理論基礎；封閉導體殼無論接地與否，

13、內(nèi)部電場不受殼外電荷與電場的影響，接地封閉導體殼外電場不受殼內(nèi)電荷的影響，這種現(xiàn)象也叫靜電屏蔽 鞏固練習 課堂小結(jié) 布置作業(yè) 例2：如圖所示，把一個帶正電的小球放人原來不帶電的金屬空腔球殼內(nèi)，小球帶不帶電？ 課后思考：為什么驗電器的頂部是金屬小球而不是針狀導體？ 學生回答：小球和球殼內(nèi)表面均不帶點，正電荷只分布在球殼外表面。 學生回答，糾正、補充 五、教學反思 本節(jié)是這一章的難點，內(nèi)容抽象、深奧，并且要很好的體現(xiàn)新課程理念。上好本堂課就顯得比較困難，所以必須注意下面幾點： 1、改變傳統(tǒng)的填鴨式教學模式或教師提問題、學生回答問題的單一做法。教師可創(chuàng)設情景，讓學生發(fā)現(xiàn)問題，更主動的提出問題，解決問題。所以教師在組織和引導學生研究的過程中要及時組織學生評價，從而提高學生的思維品質(zhì)和課堂效率。 2、要引導全體學生積極參與教學活動，親身體驗探究、思考和研究的全過程，讓學生通過這些過程開闊視野，激發(fā)學生的求異心理取向，從而激發(fā)學生的潛能。真正落實三維課程目標。3、在學生自由討論和探究時，要認真聽取每一位同學的觀點肯定他們的成功之處和指出不足之處，讓學生感到有成就感，既活躍了課堂氣氛，又符合成功教育的要求。