9.4静电的防止与利用 2020-2021学年高一物理教学讲义（人教版2019必修第三册 ）

9.4 静电的防止与利用 教材分析 1、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生学习物理的兴趣，这也是新课改的重要内容。 2、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点，最后通过两道例题巩固加深理解。 教学目标 1、掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。 2、通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。 3、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。 教学重点难点 重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点 难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。 知识点一、静电平衡 1.静电感应现象：把不带电的金属导体放入导体中，导体内部的自由电子在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。 2.静电平衡状态 导体内（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3.静电平衡状态下导体的特点 （1）处于静电平衡状态的导体，内部电场处处为零。 （2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。 （3）导体表面的电场强度不为零，表面的电场强度方向跟导体表面垂直。 4.导体上电荷的分布 （1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 5.静电平衡状态的实质 由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E’，在导体内任一点E’=-E0.使得合电场强度E内=0 【经典例题1】（江西省吉安市吉安县二中2020-2021学年高二（上）期中物理试题）如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，c为ab的中点，d为P和金属杆连线的中点。达到静电平衡后（ ） A. a端的电势比b端的高 B. a端的电势比b端的低 C. 点电荷在杆内c的场强为零 D. b端的电势比d点的电势低 【答案】D 【解析】 【详解】AB．达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φa=φb，所以A错误，B错误； C．达到静电平衡后，导体为等势体，杆内c的场强为零，点电荷在C点的场强与感应电荷在C点的场强等大反向，点电荷在杆内c的场强不为零，故C错误； D．由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，所以φd>φb，故D正确。 故选D。 【变式训练1】（内蒙古包头市第六中学2020-2021学年高二（上）期中物理试题）如图所示，在原来不带电的金属细杆ab的延长线处，放置一个正点电荷P，达到静电平衡后，以下说法正确的是（　　） A. a点的电势比b点的电势低 B. o点的电势比d点的电势低 C. 感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是 D. 导体内部c、d两点的场强大小关系是 【答案】D 【解析】 【详解】A．金属细杆达到静电平衡后，是一个等势体，所以a点的电势比b点的电势相等，故A错误； B．正电荷在右边，电场线由右向左，越往右电场的电势越高，所以o端的电势比d点的高，故B错误； CD．由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强处处为零，所以导体内部c、d两点的场强大小关系是 达到静电平衡时，导体内部场强处处为零，外加电场的场强和感应电荷的场强等大反向，即感应电荷在杆内处的场强的大小为 所以感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是 故D正确，C错误； 故选D。 【经典例题2】（新疆塔城地区沙湾一中2020-2021学年高二（上）期中物理试题）带正电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触。当达到静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A. A球带负电 B. B球不带电 C. C球不带电 D. D球不带电 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．由于静电感应，A球右端带负电，左端带正电，整体不带电，故A错误； B．B球接地，由于静电感应，B球带负电，电势与大地相同，故B错误； C．C球与球壳内部相连，但C球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，故C错误； D．D球在球壳的内部，与球壳接触后成为了球壳内部的一部分，所以D球不带电，故D正确。 故选D。 【变式训练2】（多选）（湖北省随州市广水市一中2020-2021学年高二（上）期中物理试题）如图所示，把原来不带电的金