第5讲 静电的防止与利用 讲义 -2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

该高中物理讲义以“静电的防止与利用”为主题，通过教学目标分层（物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任）构建知识体系，结合自主学习问题链梳理静电平衡、尖端放电、静电屏蔽等核心概念，搭配自我诊断题目与题型剖析，系统呈现重难点内在联系。 讲义亮点在于分层练习设计（A组夯实基础、B组素养提升）与错题诊断报告，融入科学思维（模型建构、科学推理）和科学态度与责任（静电技术应用、社会安全），如通过避雷针原理例题培养推理能力，助力不同层次学生提升，支持自主复习与教师精准教学。

人教版（2019）必修三第九章静电场及其应用讲义二次备课 第5讲 静电的防止与利用 教学目标： 1.物理观念 深化“静电感应”与“静电平衡”理解：理解导体在静电场中发生静电感应现象 (自由电荷定向移动)及其最终达到静电平衡状态的条件 (内部场强为零、电荷只分布在外表面、导体是等势体、表面场强垂直于表面)。 掌握“尖端放电”原理：理解导体尖端电荷密集、场强大的特点，并解释尖端放电现象 (如避雷针工作原理)。 理解“静电屏蔽”原理：理解空腔导体(无论接地与否)或金属网罩能屏蔽外部静电场对内部的影响 (法拉第笼效应)，以及接地导体能屏蔽内部静电场对外部的影响。 认识静电危害的本质：理解静电积累导致高电压 (电位差)是产生火花放电 (危害)或吸引/排斥 (影响)的物理根源。 2.科学思维 模型建构与解释能力：能运用静电感应和静电平衡模型解释生活中的静电现象 (如感应起电、验电器原理);能运用导体表面电荷分布规律 (尖端密集)和场强与电荷密度的关系(E∝σ)解释尖端放电现象;能运用电场线分布和导体内部场强为零的特性，解释静电屏蔽的原理(内、外屏蔽)。 科学推理能力：能分析不同情境下静电积累的原因和潜在风险;能根据物理原理推理出防止静电危害的有效措施;能根据物理原理推理出利用静电的可行方法。 批判性思维：能辩证看待静电现象，认识到其既可能造成危害，也可被有效利用，关键在于理解和控制。 3.科学探究 问题意识：能提出与静电现象相关的实际问题，证据获取与分析 (侧重现象观察、原理分析与方案设计);能通过观察生活、生产中的实例(或演示实验、视频资料)，识别静电现象及其影响 (危害或利用);能基于静电平衡、尖端放电、静电屏蔽等理论原理，分析观察到的现象，解释其成因;能根据物理原理和实际问题，设计或评估防止静电危害或利用静电的方案 (如接地设计、屏蔽措施选择、应用场景分析)。 解释与交流：能清晰、准确、有逻辑地解释静电的危害机制、防止原理和利用方法，并与他人交流讨论 (如安全操作规程的制定理由)。 4.科学态度与责任 (本节重点突出！) 科学→技术：理解静电研究如何催生了避雷针、静电除尘器、静电复印机、静电喷涂、静电植绒、喷墨打印机等关键技术。 科学→社会：深刻认识静电危害对社会生产安全 (石化、煤矿、纺织、电子工业)、人身安全和设备安全造成的重大威胁，理解采取防护措施的必要性和法律责任 (如安全规范)。 科学→环境：了解静电除尘技术对改善空气质量 (减少粉尘污染)的积极贡献。 安全意识与社会责任：树立强烈的安全防范意识，了解常见场所 (加油站、易燃易爆品仓库、粉尘车间、电子车间)的静电防护要求。 重难点： 本讲的重点是理解静电平衡的概念及特征。 本讲的难点是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、静电屏蔽现象是。 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、研读教材P18图9.4-1静电场中的导体情景图，回答下列问题： ①金属导体的微观结构如何? ②把其放入静电场中，自由电子怎样移动? ③自由电子会在什么地方积聚? ④电子的积聚会出现怎样的结果? ⑤最终会出现怎样的现象? 问2、什么是静电平衡状态？处于静电平衡状态的导体有什么特点？ 问3、尖端放电原理是什么？避雷针的原理是什么？ 问4、静电屏蔽原理是什么？静电屏蔽一定要用密封的金属容器吗？“静电屏蔽”是使外界电场无法进入导体内部吗？ 问5、静电吸附现象产生的原因是什么?烟尘通常是电中性的，哪来的带电粒子?为什么要加载高压?高压的作用是什么?教材P21图9.4-8中要使粉尘被吸附在板状收集器A上，A应接电源的哪一极?为什么不用线状电离器B做收集器? 自我诊断找差距： 1.如图所示是检验带电体A(上表面)、B(尖端)处带电情况的实验装置.则 ( ) A.带电体A 处比B 处电荷密集 B.带电体B 处比A处电荷密集 C.验电器的 C 处做成球形是为了美观需要 D.验电器的 C 处做成球形是为了让更多电荷分布在C处 2..(多选)下列说法中正确的是 ( ) A.静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到带有异种电荷的电极上 B.静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到带异种电荷的白纸上 C.静电喷涂的原理是让油漆带上电荷，然后在电场力的作用下，奔向并吸附到吸引油漆的工件上 D.静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方 3.长为L 的导体棒原来不带电，将一所带电荷量为q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图所示.已知静电力常量为k，当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于( ) A. Kq/R² C. kq/L² 4.(多选)如图所示，金属壳放在绝缘垫上，能起到屏蔽点电荷电场作用的是 ( ) 5.静电除尘器由板状收集器A 和线状电离器B 组成，其原理图如图所示. B附近的气体分子被电离成正离子和电子，其中电子在向着A 运动的过程中附着在粉尘上.粉尘在静电力的作用下被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗(未画出)中，达到除尘的目的.下列说法正确的是 ( ) A.气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷不守恒 B.粉尘带的电荷量大小可能为 C.板状收集器A 连接的是高压电源的负极 D.线状电离器B 连接的是高压电源的负极 6.(多选)如图所示，导体球A 与导体球壳B 同心，原来都不带电，也不接地，设M、N两点的场强大小为EM和EN，下列说法中正确的是 ( ) A.若使A带电，则EM≠0,EN=0 B.若使B带电，则 C.若使A 带电，B接地，则 D.若使A带电，B接地，则 诊断报告 我做错的题目有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我有待掌握的教材考点有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的疑难问题有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 精讲精练补短板： 一、题型剖析 　１. 处于静电平衡状态下导体内部的场强特点 例1. 如图所示，接地的空心金属球壳的右侧放有带正电的小球Q，金属球壳达到静电平衡后，A、B、C三点处的电场强度大小分别为EA、EB、EC，下列说法正确的是 ( ) C.金属球壳左侧外表面带正电 D.金属球壳内侧带正电 2. 静电平衡状态下导体上的电荷分布特点 例2. (多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的验电器A 和一个带正电荷的空腔导体 B，下列实验方法中能使验电器金属箔片张开的是 ( ) A.用取电棒C(带绝缘柄的导体球)先跟 B 的内壁接触一下后再跟A 接触 B.用导线把验电器跟取电棒 C 的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 C.使验电器A靠近B，再用金属网罩罩住B D.使验电器A 靠近B，再用金属网罩罩住A 3.尖端放电 例3. 如图所示是检验带电体A(上表面)、B(尖端)处带电情况的实验装置.则 ( ) A.带电体A处比B处电荷密集 B.带电体B 处比A处电荷密集 C.验电器的 C 处做成球形是为了美观 D.验电器的C处做成球形是为了让更多电荷分布在C处 4.静电的防止与利用 例4. 关于静电现象下列说法正确的是( ) A.给汽车加油前用手触摸一下静电释放器，其目的是导走加油枪上的静电 B.避雷针防止建筑物被雷击的原理是尖端放电 C.超高压带电工作人员穿着采用金属材料编织的衣服，目的是利用静电吸附 D.制作预防病毒口罩有一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于静电屏蔽. 二、巩固练 A组　夯实基础 1.(多选)如图所示，电荷量为q的正点电荷放在原本不带电、长度为 L 的导体棒的左侧，点电荷在导体棒的中心轴线上距离棒左端R处，导体棒内达到静电平衡。已知O 点为导体棒的中心，静电力常量为k，下列说法正确的是 ( ) A.导体棒左端带负电，右端带正电 B.导体棒上的感应电荷在O 点处产生的电场强度大小为0 C.导体棒上的感应电荷在O 点处产生的电场强度大小为 D.将导体棒左端接地后再断开，最后移走点电荷，导体棒最终带正电 2.对于书本中几幅插图所涉及的物理现象或原理，下列说法正确的是 ( ) A.甲图中，该女生接触带电的金属球时与带电的金属球带有异种性质的电荷 B.乙图为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上 C.丙图中，燃气灶中的电子点火器点火时应用了尖端放电的原理 D.丁图中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣是为了更好地导电 3.(多选)如图所示为某带电导体周围的电场线分布，M、N是电场中两点，P点是导体内部紧贴右端的一点，下列说法正确的是( ) A.导体左侧带正电，右侧带负电 B.导体左侧电荷分布密度小于右侧电荷分布密度 C. N点的电场强度大于 M 点的电场强度 D.导体内部P 点的电场强度大于 N 点的电场强度 4.防静电瓷砖是理想的防静电与装饰兼备的材料，适用于计算机房、石油化工车间、医院手术室等需要防尘、防静电的场所，其中架空型的防静电瓷砖如图所示，瓷砖的支架下面还要铺设铜箔(图中未展示)，铜箔需连接接地装置，下列说法正确的是 ( ) A.防静电瓷砖必须是绝缘材料，以防止导电 B.铜箔的主要作用是防潮 C.防静电瓷砖是可以导电的 D.瓷砖与铜箔之间的支架必须使用绝缘材料 5.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.图甲中超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服 B.图乙所示的避雷针，是在高大建筑物屋顶插入一根尖锐的导体棒来防止建筑物被雷击的装置 C.图丙为静电喷漆的示意图，静电喷漆时使被喷的金属件与油漆雾滴带相同的电荷，使油漆与金属表面在静电斥力作用下喷涂更均匀 D.图丙为静电喷漆的示意图，图中喷枪喷出的油漆微粒带负电，因相互排斥而散开，形成雾状 B组　素养提升 6.在带电荷量为-Q(Q>0)的点电荷的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中 P 点所激发的场强E'的方向在图中正确的是 ( ) 7.(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。下列实验方法能使验电器箔片张开且说法正确的是 ( ) A.用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A 接触 B.用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再靠近A，则验电器的金箔感应出负电荷并张开 C.用绝缘导线把验电器A 跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C 与B的内壁接触 D.使验电器A 靠近B 8.(多选)如图所示，将一锥形导体放入电荷量为 Q 的负点电荷电场中，导体内有A、B两点，A点到负点电荷的距离为d，则 ( ) A. A点电场强度比 B 点大 B. A、B两点的电场强度均为零 C.锥形导体右端带负电 D.导体表面的感应电荷在A 点产生的电场强度大小为 9.(多选)如图是某款家用空气净化器的原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极。下列说法正确的是( ) A.通过过滤网后空气中的尘埃带负电 B.尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大 C. c、d两个电极之间的电场方向竖直向上 D.尘埃被吸附到集尘极a 的过程中所受静电力做负功 10.(多选)如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C 和放电针 G分别接于直流电源的正、负板。放电针 G与滚筒 C间施加高压并电离空气，颗粒a、b经过电离空气后都带上电荷。b颗粒直接掉落在 F 盘，a颗粒被刮板 D 刮落到E盘。下列说法正确的是 ( ) A. a、b两种颗粒都具有良好的导电性 B. a、b两种颗粒都具有良好的绝缘性 C.在分选过程中，a、b两种颗粒都带负电 D.对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 11.[陕西西安2024高二上检测]如图所示为某静电除尘装置示意图，带电的烟尘微粒进入电极和集尘板间的电场后，在电场力作用下由a经b最终被吸附在集尘板上，其运动轨迹如图中虚线所示.不计烟尘微粒的重力，下列说法正确的是( ) A.烟尘微粒带正电 B.烟尘微粒在 a点受到的电场力小于在b点受到的电场力 C.烟尘微粒在a点的加速度方向沿轨迹在该点的切线方向 D.烟尘微粒在a点的动能小于在b点的动能 教学反思： 第5讲 静电的防止与利用参考答案 自主学习（带着问题研读教材）： 问1、金属导体的微观结构主要是由带正电的原子实（正离子晶格点阵）和自由电子组成，原子实排列成规则的晶体结构，自由电子在晶格间自由移动；导体内的自由电子在静电力的作用下发生定向移动 ；自由电子会积聚在导体AB侧面，CD侧面因失去电子而带正电，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生与电场强度E₀方向相反的电场（通常称为感应电场），最终出现的现象是：导体内的自由电子不再定向移动。(注意：自由电子仍在做无规则的热运动，而不是静止。)此时导体达到静电平衡状态。 问2、导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合场强等于零，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态称为静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体的场强特点：(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零;(2)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，表面处的电场强度方向跟导体表面垂直。处于静电平衡状态的导体电荷分布特点：(1)导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面；(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷；(3)感应电荷分布于导体的两端，电性相反，电荷量相等。 问3、导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后产生的那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷.这种现象叫作尖端放电。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷，通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。 问4、静电屏蔽：当金属壳达到静电平衡状态时，内部没有电场，因而金属壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响。静电屏蔽的实质：金属壳内感应电荷产生的场强和外加电场产生的场强矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面；静电屏蔽可以不用密封的金属容器；“静电屏蔽”并不是使外界电场无法进入导体内部，外电场仍然进入了导体内部，只是被感应电荷产生的电场抵消，使内部不受外电场的影响。 问5、静电吸附现象产生的原因：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上；静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。带负电的粉尘在静电力的作用下被吸附到正极A上。 自我诊断找差距： 1.B 2.ABC 3.D 4.ABD 5.D 6.BD 精讲精练补短板： 一、题型剖析 　例1. B 例2. BC 例3. B 例4. B 二、巩固练 A组　夯实基础 1.AC 2.C 3.BC 4.C 5.BD B组　素养提升 6.A 7.CD 8.BD 9.AB 10.CD 11.D - 4 - 学科网（北京）股份有限公司 $$