9.4静电的防止和利用-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第九章 静电场及其应用 第4节　静电的防止与利用 【学习目标】 1.知道什么是静电平衡状态,理解处于静电平衡状态导体的特性。(重点) 2.知道什么是静电屏蔽及其有关应用。 3.知道导体上电荷的分配规律。(难点) 4.了解尖端放电现象。 【科学素养要求】 1.物理观念 (1)知道静电平衡、静电屏蔽的概念。 (2)知道静电吸附的原理。 2.科学思维 (1)理解静电平衡的形成过程。 (2)理解静电的防止的原理。 3.科学探究 (1)分析静电平衡状态下导体的电场。 (2)分析尖端放电原理。 4. 科学态度与责任 (1)了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。 (2)关注生活、生产中的静电现象，体会物理学与生产和生活的紧密联系。 【自主预习】 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电感应现象:处于电场中的导体,由于　　　的作用,电荷出现　　　的现象。  2.静电平衡状态:导体中(包括表面上)没有电荷　　　的状态。  3.静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度　　　　。  　　(2)处于静电平衡状态的导体,外部表面附近任何一点的电场强度方向必跟该点的表面　　　。  (3)处于静电平衡状态的整个导体是个　　　,导体的表面为　　　。  4.导体上电荷的分布 (1)导体　　　没有电荷,电荷只分布在导体的　　　。  (2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)　　　,　　　的位置几乎没有电荷。  二、尖端放电和静电屏蔽 1.电离:导体尖端的电荷密度很大,附近的电场强度　　　,空气中的带电粒子剧烈运动,使空气分子被撞“散”而使正、负电荷　　　的现象。  2.尖端放电:导体尖端的强电场使附近的空气电离,电离后的异种离子与尖端的电荷　　　,相当于导体从尖端失去电荷的现象。  3.静电屏蔽:静电平衡时,导体壳内空腔里的电场　　　　,外电场对壳内不会产生影响。  4.尖端放电和静电屏蔽的应用、防止。 (1)尖端放电 ①应用:　　　是利用尖端放电避免雷击的一种设施。  ②防止:高压设备中导体的表面尽量　　　,减少电能的损失。  (2)静电屏蔽的应用 ①电学仪器和电子设备外面会有金属罩,通讯电缆外面包一层铅皮,可以防止外电场的干扰。 ②电工进行高压带电作业时,穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子,可以对人体起到静电屏蔽作用,使人安全作业。 【知识点探究】 知识点一　静电平衡 1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。 2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。 3．导体内部电场强度特点：内部的电场强度处处为0。 知识点二　尖端放电 1．电离：导体尖端的电荷密度越大，附近的电场强度越大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。 2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 3．尖端放电的应用与防止 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。 知识点三　静电屏蔽与静电吸附 1．把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于壳(网)内场强保持为零，外电场对壳(网)内的仪器也不会产生影响的现象叫静电屏蔽。 2．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 【温馨提示】实现静电屏蔽不一定要用密闭的金属容器，金属网也可起到屏蔽作用。 3．静电吸附原理 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上，这个原理在生产技术上被广泛应用。 【自测练习】 1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。 (　　) (2)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零,导体的电势也为零。 (　　) (3)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0,所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0。(　　) (4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。 (　　) (5)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片能张开。 (　　) (6)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。 (　　) 2.在手术时,为防止麻醉剂乙醚爆炸,地砖要用导电材料制成,医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套、一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地。这是为了(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.杀菌消毒 B.消除静电 C.利用静电 D.防止漏电 3.(多选)关于静电感应