9.4 静电的防止与利用 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

9.4 静电的防止与利用 【学习目标】 1.通过静电平衡的概念，能说出处于静电平衡的导体的特性。 2.通过课本P18页图，能说出静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。 3.通过尖端放电实验现象，会分析尖端放电的原因。 4.通过实例，能说出静电屏蔽的生活应用（静电除尘、静电喷漆、静电复印），以及静电屏蔽的实质。 【学习重难点】 1.理解处于静电平衡的导体的特性。 2.理解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。 【学法指导】 本节课重点在静电平衡的导体的特性、静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，请仔细认真阅读课本18-19页内容，用笔将重难点内容及相关知识标记下来，并完成自主学习部分，将存在的疑难问题用不同颜色的笔标注，上课重点突破。 【学习过程】 一、自主学习 （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，内部的场强 ． (2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强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 1．电离：导体尖端的电荷密度 ，附近的场强 ，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． 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． 二、合作探究 （一）静电平衡 如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷。请思考下列问题: （1）自由电子定向移动的原因是什么?定向移动的方向如何? （2）自由电子能否一直定向移动?为什么? （3）处于静电平衡的导体内部场强特点？ （3）处于静电平衡的导体电荷分布情况？ 归纳总结： 1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零，本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E1的合场强为0。 2.静电平衡时,导体上的电荷分布特点： (1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。(2)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是 尖锐的地方电荷的分布越密集，如图甲所示。 （二）尖端放电 避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？ 1.空气的电离： 2.尖端放电： 3.避雷针原理： 三、当堂检测 1．如图所示，不规则的导体处于电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中，处于静电平衡状态。对于导体内部由静电感应产生的电场的电场强度，下列说法正确的是（ ） A．大小为 B．大小为 C．方向水平向左 D．方向水平向右 2．处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零的原因是(　　) A．导体内部无任何电场 B．外电场不能进入导体内部 C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 D．外电场和所有感应电荷产生的电场在导体内部叠加相互抵消 四、课堂小结 学生画出本节课知识树 五、课后作业 1.如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，则（ ） A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电 C．B的外表面带正电 D．B的内表面带负电 2.复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体OPC(没有光照时OPC是绝缘体，受到光照时变成导体)而制成的。复印机的基本工作过程是：(1)在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝附近空气发生电离，使转动鼓体均匀带上正电荷；(2)文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形成“静电潜像”；(3)鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位；(4)鼓体继续转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法正确的是(　　) A．步骤(1)中发生了静电感应现象 B．步骤(2)中发生了局部导电现象 C．步骤(3)中发生了静电平衡现象 D．步骤(4)中发生了静电屏蔽现象 学科网（北京）股份有限公司 $$