第七节 静电的利用与防范（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦静电的利用（除尘、喷漆、复印）与防范（接地、湿度控制、避雷针），通过生产生活实例导入，衔接前期电场知识，搭建从理论到应用的学习支架。 以真实工程情境为载体，通过“利用—危害—防范”双线设计，结合静电除尘装置、运油车接地等实例，培养科学思维（模型建构、科学推理）与科学态度与责任（安全意识），助力学生解决实际问题，为教师提供贴近生活的教学素材，提升课堂效率。

9.7 静电的利用和防范（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 9.7 静电的利用和防范（教学设计） 教学 目标 1. 了解静电的利用与防护，能解释相关的自然现象。. 2. 通过静电现象的利用和防护，增强安全，利用静电的意识。 教材 分析 《静电的利用和防范》是静电场的收束性内容，在前面学生已经学习了电荷守恒、库仑定律、电场强度、电场线及静电场能的基本知识。本节课选取最贴近生产生活的静电除尘、静电喷漆、静电复印、避雷针等实例，引导学生在真实情境中回顾并迁移电场与带电粒子运动的规律，进一步体验“物理改变世界”的学科价值。 地位与作用：是电场知识的综合与应用，为后续学习电容器、恒定电流及电磁感应奠定实践基础。通过“利用—危害—防范”两条主线，使学生树立安全意识与社会责任感。实例丰富，有助于发展学生的科学思维与跨学科素养。 教学重点 1. 静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理 2. 静电危害的根源与防范措施 教学难点 1. 将电场知识迁移到复杂开放的工程场景。 2. 用定性＋定量思维解释避雷针既能“引雷”又能“防雷”的双重功能。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 随着科学的发展和技术的进步，各种利用静电的电器越来越普及，静电与人们的关系越来越密切。在生产和社会生活中，静电既有有利的一面，如静电植绒、静电除尘、静电复印等，也有需要防范的一面，如雷击等。 学习新课 一、如何利用静电？ 1. 静电除尘 在工农生产中，我们常常利用静电来净化气体或回收有用尘粒。右图为静电除尘装置及其示意图。高压电源的正级接到金属圆筒A上，负极接到县挂在管心的金属线B上，它们之间有很强的电场，而且距管心的金属线越近，场强越大。因此，金属线附近的气体分子被强电场电离，成为电子和正离子。 在电场力的作用下，正离子被吸引到金属线上，得到电子而成为分子；电子在奔向正极A的运动过程中遇到尘粒，附在空气中的尘埃上，使尘粒带负电而被吸附到正极处。尘埃积累到一定程度，在重力作用下落入下面的漏斗中。此装置既可以清洁环境又可回收尘埃中的用用物质。如常用于火力发电站收集烟气中的煤灰和粉尘，以及用于冶金业收集锡、锌、铅、铝等的氧化物。静电除尘也可以用于家庭除尘灭菌。 2. 静电喷漆 静电喷雾的特点是形成带有电荷的雾滴。在工业生产中、静电喷雾技术可用于汽车、家电、仪表等外壳的聩涂。 如图所示，静电喷漆的聩枪口上有金属导流管接高压负极，被涂工件接地作为正极，在喷口和工件之间形成较强的静电场。当高压空气将涂料从输料管送到喷口的导流管时，由于导流管连接高压负极使涂料微粒带上负电荷，在静电力和压缩空气的作用下飞向工件，并均勾地吸附在工件表面。经过干燥或加热，固化成厚度均匀、质地坚固的涂层，完成喷涂工作。 3. 静电复印 利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。 现代电子技术的广泛应用络人们带来了许多方便。大太提高了工作效率。静电复印机只右面化电打场，游明， 可扩印和带印并可发印形色原件等优点而被广营应用。 【例1】下图是一种新颖的“静电”绝缘纤维布制成的预防新型冠状病毒肺炎口罩面料构成示意图。其中熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（　C　） A．静电感应 B．摩擦起电 C．静电吸附 D．静电屏蔽 【例2】如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是(　C　) A．发出声音，引起路人注意 B．减缓车速，保证行车安全 C．把静电引入大地，避免因放电引起爆炸 D．与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷 【例3】(多选)下列说法正确的是(　ABC　) A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在静电力的作用下，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，然后在静电力的作用下，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，然后在静电力的作用下，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 掌握静电除尘的原理 学习新课 二、如何防范静电对人类的危害？ 由前面所述，静电有许多用处，但静电带来的危害也是不少的。这主要来源于带电体产生的静电场作用。如飞机飞行时机体外壳与空气、灰尘等摩擦会使飞机通过摩擦带电，如果不把这些静电消除，将会严重扰乱飞机电子设备的正常工作；在纺织车间里，由于纱与纱、纱与织布机之间的摩擦，产生静电容易引起火灾；在制药厂里，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度。 1. 静电接地 静电接地一般是通过金属导线与大地接触来实现的。如图所示，常见的运油车或运气车的车尾都会拖一根铁链和加油机上的金属键盘等都是通过有效接地的方法把静电传入地下，使电位降为0，以防止静电的积聚，避免静电放电的火花引发爆炸。油罐车的静电接地装置可以人为地为静电和大地之间创造一个回路。 飞机使用导电橡胶制作的轮胎，在着陆时静电通过导电轮胎及时传人大地，保证乘客和飞机的安全。 2. 人为控制 天气干燥纺织厂在纺织加工过程中频频出现静电问题，并对纺织品、生产设备造及操作人员都成一定程度的影响，最终会导致纺织产品的质量下降。例如纱线粘连在一起、打结、飞絮、纱线条干不匀等，同时静电对人员的影响也是不言而喻的，总是在不经意间被静电“电”到吓一跳，对人的皮肤、心脏、情绪等都有影响。 干燥的季节，物品的导电性就会降低，所以更容易出现静电现象，既然知道了这个原因，要想去除静电就非常简单了，一般情况下只要使用加湿器增加湿度即可，而且它在纺织行业使用还能减少飞花和静电现象。但是纺织车间的湿度会直接影响纱线纤维在纺纱加工过程中的纺纱性能，如果湿度过低则会产生大量静电、粉尘、从而造成纱线条干不匀、细纱断头及纱疵增多的问题，因此，纺纱厂的车间或仓库都须保持相应的湿度。 3. 使用避雷针(接闪杆) 雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。 避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。 这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的。避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。 装置避雷针是避免雷击的有效方法。在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条足够粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处。 金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头。有了这样的装置，当空中有带电的云时。避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。 但这种作用颇慢，如果云中积电很快，或一块带有大量电荷的云突然飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有强烈的放电，加雷电仍会发生。但这时由于避雷针高过周围物体，它的尖端又集中了与云中电异号的电荷，如果雷电是在云和地面物之间发生，放电电流主要通过避雷针流入大地，因此，不会打在房屋或附近人的身上，只会打在避雷针上了。 【例4】在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连，开始时，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出，当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘。 问题：请思考其中的原因。 【解析】蚊香的烟中含有一定的碳颗粒，当玻璃管中的导线和管外线圈间加上高电压后，玻璃管中的导线和管外线圈间的空气被电离，碳颗粒吸附一定的电子带上负电荷，然后碳颗粒将向正极移动，所以可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了，该方法与静电除尘是相同的。 【例5】下列防雷措施可行的是(　D　) ①在大树下避雷雨； ②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨； ③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔； ④在空旷地带，最好关掉手机电源。 A．①③　　　　　　　 B．②③ C．①④ D．③④ 掌握防范静电对人类的三大危害 板 书 设 计 9.7 静电的利用和防范 一、如何利用静电？ 1. 静电除尘 静电除尘装置：在电场力的作用下，正离子被吸引到金属线上，得到电子而成为分子；电子在奔向正极A的运动过程中遇到尘粒，附在空气中的尘埃上，使尘粒带负电而被吸附到正极处。尘埃积累到一定程度，在重力作用下落入下面的漏斗中。 2. 静电喷漆 特点：形成带有电荷的雾滴。 3. 静电复印 感光鼓充电——曝光——显影——转印 二、如何防范静电对人类的危害？ 1. 静电接地 通过金属导线与大地接触来实现的。 2. 人为控制 3. 使用避雷针 作业布置 教学反思 / 学科网（北京）股份有限公司 $