2.3静电的利用与防护 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

本文围绕高中物理“静电的利用与防护”展开，承接静电场知识，为后续电学应用奠基。通过引导学生分析静电现象、实验演示等环节，培养物理观念、科学思维等核心素养，渗透于原理分析、实验探究等过程。 该设计亮点在于理论与实验结合，采用问题引导法。学生层面提升解释现象能力，教师层面提供清晰授课路径，课堂效果上有效突破教学难点。

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高二 学期 秋季 课题 静电的利用与防护 教科书 书名：2019高中物理必修第三册 出版社：广东教育出版社 出版日期：2019年8月 教学目标 1. 了解生产生活中关于静电的防护与利用 2. 运用所学物理知识解释生活中的静电现象 教学内容 教学重点： 1. 理解静电利用的原理。 教学难点： 1. 应用静电感应知识认识尖端放电现象、静电吸附现象。 教学过程 教学环节 主要师生活动 引入 复习 【引入】 师：通过前几节的学习，我们认识了电荷、知道了静电场。静电对我们来说并不陌生,同学们想一想，在生活中有哪些和静电有关的现象呢？ 生：想一想生活中有哪些和静电有关的现象呢？ 师：干燥的冬天，脱毛衣时会，毛衣会吸引头发。如果在暗处，还会看到静电火花，这是火花放电现象。加油站的静电释放器可以清除身体上的静电，防止静电火花引发火灾。 师：自然界的雷电也是一种剧烈的放电现象。雄伟壮丽，但确实令人心生畏惧，毕竟被雷击中不是小事。自然界中处处都有静电，那看来处处都有危险，我们如何防止静电给我们带来的危害呢？ 师：在实验室中，我们用两块金属板模拟雷雨云与大地，分别接在感应线圈的接线柱上，会产生高压加在两金属板之间，大家先观察以下实验现象。 提问：图示这些放电现象很相像。为什么会产生这些放电现象呢？ 生：类比推测，雷雨云与大地之间也存在高压。 师：在实验室中，我们将上下金属板连接感应线圈，金属板间存在强电场，产生放电现象。雷雨云带有大量电荷，由于静电感应，建筑物与大地感应出异种电荷，云与大地之间也形成了强电场。 生：回顾静电感应现象。 静电吸附 一、静电利用 师：提问引导学生分析： 1、把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，自由电子会怎样移动呢？ 生：根据带电粒子在电场中的运动相关知识进行思考分析。 师：根据情境介绍空气的电离、火花放电现象。 生：想一想，如何利用放电现象方便我们的生活呢？ 师：演示静电除尘实验。 生：（观看静电除尘实验，根据现象理论分析，理解静电吸附的原理。） 生：实验中我们观察到，瓶中的烟尘明显减少，并且有白色微尘吸附在金属丝上。 师：（建立模型，分析实验现象，并介绍静电吸附相关应用。） 基于此现象，我们设计了工业中实际使用的静电除尘设备。如图，把高压电源的正极接到外侧金属圆筒上，负极接到挂在管心的金属线上。向设备内通入含有微尘的废气，利用静电作用，将空气中的微尘分离出来，得到干净空气。 我们可以画出装置的横截面图帮助我们分析静电除尘的原理：外侧黄色圆环代表金属圆筒A，带正电。中间带负电的为管心处的直导线B。 直导线B与金属圆筒A之间会有很强的电场，且距离直导线B越近，电场强度越大。强电场使得B附近的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子. 正离子在电场力作用下，向负极B运动，被吸到B上，电子在向着正极A运动的过程中，遇到微尘，会使微尘带负电 带负电的微尘会在静电力的作用下，向着正极A运动，最后会被吸附到正极A上。像这样，带电粒子在电场中受到静电力作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。叫做静电吸附。 师：（介绍静电喷涂、静电植绒、静电复印相关原理。） 静电吸附在生产技术上有非常广泛的应用。静电植绒是利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上，与被植体上的粘合剂接触，并粘贴在上边，形成相应图案。 师：演示静电植绒实验。 除静电除尘、静电植绒之外，静电喷涂也利用了静电的相关知识。接负高压的涂料雾化器，可以喷出带负电的涂料微粒，（翻页）在静电力作用下，涂料微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷涂。静电喷涂具有涂料利用率高、涂层质量高等优势。 复印机也应用了静电吸附的原理。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它的表面有一种特殊的物质，没有光照时它是绝缘体，受到光照时变成导体。利用这个性质，先让有激光导体鼓在暗处带正电，随后把强光照到文件上，文件反射的光通过光学系统，在有机光导体鼓上成像。亮处的电荷流失，暗处的电荷保留下来。这样可以让电荷排列组合成相应的文字图样。再利用静电吸附使鼓吸上带负电的墨粉。随后将墨粉图样转运到纸上，得到文件副本。通过放电、充电还能够实现循环利用，非常方便快捷。 尖端放电 二、尖端放电 师：问题1：那么如何防止雷电的危害呢？ 生：（思考避雷针能够有效地防止雷击的危害的原理。） 安装避雷针。 生：观看实验，根据实验现象分析导体尖端电场特点。 师：（介绍导体电荷分布与形状的关系，根据情境介绍尖端放电现象。） 电荷分布在导体外表面，并且越尖锐的位置，电荷密度越大，所以尖端周围电场很强。周围的强电场足以使空气发生电离，电离产生的带正电的粒子，被带正电的尖端排斥而远离尖端；带负电的粒子被尖端吸引而奔向尖端，与尖端上的正电荷中和。最后的结果，等效于导体从尖端释放电荷。 师：创设情境，分析避雷针的原理。 防止静电危害 3、 防止静电危害 生：思考日常生活中常见的静电危害现象。举例电子产品屏幕表面的静电容易吸附灰尘、油罐车运输汽油时，静电放电容易使汽油着火而引发爆炸等。 师：归纳总结为静电力造成不良后果、静电火花引发的灾害两大类。 生：分析油罐车的接地铁链、、采用起电较少的材料，可以避免静电危害的原理。 师：总结防止静电危害的方法。 课堂小结 备注：教学设计应至少含教学目标、教学内容、教学过程等三个部分，如有其它内容，可自行补充增加。 学科网（北京）股份有限公司 $$