9.4 静电的防止与利用（教学设计）- 【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019必修第三册）

第4节　静电的防止与利用 教学设计 备课人 学科 物理 课题 静电的防止与利用 教学内容分析 《静电的防止与利用》是物理必修第三册第九章第4节。本节的主要内容是对静电平衡状态建立过程及处于静电平衡状态的导体的特点的分析，是在学习了电场的相关知识后，学生对静电场在生活中具体应用的一次进一步了解，也是运用电场相关知识对实际问题进行分析的一次练习。教材从对处于静电场中的导体建立静电平衡的过程的分析开始，得出了处于静电平衡的导体的特点，再根据处于静电平衡状态的导体上净电荷的分布规律引出了尖端放电现象及其应用，又由处于静电平衡状态的导体内部的电场情况引出了静电屏蔽现象及其应用，最后介绍了静电吸附的几个具体应用。 在教学中，教师要注意引导学生利用前面所学的静电场知识将实际问题的情景抽象为物理模型，锻炼学生的分析、建模、应用知识点的能力。 学情分析 通过前面几节的学习，学生已经对静电场中关于静电力的计算有了初步的认识，对静电场也有了简单的了解。作为本章的最后一节，学生要通过学习对前面所学的知识进行综合练习，来分析静电的防止与利用。为此，学生需要有基本的建模能力，需要对已学的知识点有较为清晰的认识，并能灵活地加以运用，同时，也需要具备一定的生活经验。以上也是通过教学要让学生加以锻炼并不断提高的能力。 教学目标 1.理解静电平衡状态的形成过程，知道处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。 2.了解尖端放电、静电屏蔽现象，了解静电的防止的原理。 3.知道静电吸附原理，了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。 4.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。 教学 重难点 教学重点： 理解静电平衡的概念及特征。 教学难点： 应用静电平衡知识认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 【提问】自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ →静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。 观察图片，结合生活经验，进行思考。 从生活中常见的现象入手，引发学生思考，引出本节课要研究的问题。 环节一 静电平衡 【提问】将导体放置在电场中，导体内的自由电荷在电场力的作用下将怎样运动？ 【提问】自由电荷的定向移动会使得导体内部的电荷分布发生怎样的变化？又会带来什么影响？ 【提问】随着自由电荷的不断定向移动，这种影响会怎样变化？最终会达到一个什么样的状态？ 【提问】此时导体内部的合场强是多少？ →静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态，叫静电平衡状态。 【讲述】静电平衡的特点： 1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 结合力学部分的知识和前两节所学电场力的知识，思考并作答： 导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。 思考并作答： 导体两端出现感应电荷，感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。 思考并作答： 导体两端聚集的正负电荷越来越多，导体内部的反向电场Eˊ越来越强。 感应电荷的电场增到与外电场相等时E'＝E0，自由电荷的定向移动停止。 结合前面所学电场的叠加原理，思考并作答： 导体内合场强为零。 在前面分析的基础上加以理解。 在前面学习的基础上让学生进行分析，一方面能引出本节课要学习的结论，另一方面也锻炼了学生运用所学知识点的能力。 结合感应起电与电场的知识，使学生对本章的知识点有整体的认知。 引导学生在前面分析的基础上不断深入，思考变化累积到一定程度时出现的临界变化。借此锻炼学生分析物理动态变化过程的能力。 在逐步分析的基础上引出静电平衡的概念和特点，便于学生理解。 环节二 导体上 电荷的分布 【提问】处于静电平衡状态下的导体中的电荷是怎样分布的呢？ 【播放视频】法拉第圆筒。 【提问】这说明了什么？ 【播放视频】不规则带电体。 【提问】这说明了什么？ →单位面积的电荷量称为电荷密度。 【讲述】静电平衡时导体上的电荷分布如图所示。 导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。 思考。 观看视频。 思考并作答： 导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 观看视频。 思考并作答： 在导体表面，越尖锐的位置，单位面积的电荷量越大。 观察、思考。 在静电平衡概念的基础上，通过视频引导学生观察实验，体会处于静电平衡状态的导体的电荷分布特点。 引导学生将实验现象归纳为结论。 环节三 尖端放电 【提问】导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？