1.7 静电的利用和防护 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

复习任务群一 第一章　静电场 7　静电的利用和防护 1 学习任务目标 1.会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的电场强度。(科学思维) 2．了解生产生活中静电的利用与防护。(科学态度与责任) 7　静电的利用和防护 2 问题式预习 知识点一　静电及静电的利用 1．静止的____称为静电。 2．物体带电后，其周围会产生电场，电场中电势不同的两点间存在____。带电体的绝缘性能越__，电荷越容易积累，产生的电压就会越__。同时，绝缘性能越好的物体一旦带上静电，电荷的泄漏速度越慢，其危害性就越__。 电荷 电压 好 高 大 7　静电的利用和防护 3 3．静电的利用 (1)静电吸附的原理 在电场中，带电粒子受到______的作用，向着电极运动，最后____在电极上，这个原理在生产技术上被广泛应用。 (2)①静电喷涂：利用静电在物体上喷涂液体或固体涂料。 ②激光打印机：利用正、负电荷互相____的原理。 静电力 吸附 吸引 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4 [科学思维] 静电虽然会有危害，但也可以利用。请列举静电在生产生活中的应用实例。 提示：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒、静电屏蔽等。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 知识点二　静电的危害及防治 1．静电的危害 (1)雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失。 (2)静电火花点燃易燃物质引起____和火灾。 (3)静电放电引起电子设备的故障，造成____干扰。 (4)静电放电击穿集成电路和精密的电子元件。 (5)静电在工业中如电子工业、塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业、煤炭工业中都会产生危害。 爆炸 电磁 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．静电危害的防治 (1)尽快导走多余电荷，避免静电积累。 (2)调节空气的____。 (3)在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的____、消除静电火花的引爆条件。 (4)利用尖端放电，如避雷针。 湿度 通风 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 任务型课堂 [探究活动] 如图所示，将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种电荷。 任务1　静电平衡 7　静电的利用和防护 8 (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？ 提示：(1)自由电子受外加电场的电场力作用而定向移动；向着与电场相反的方向定向移动。 (2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 9 [评价活动] 1．如图所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法正确的是(　　) A. B端的感应电荷为负电荷 B. 导体内电场强度越来越大 C. 导体上的感应电荷在C点产生的电场强度始终大于在B点产生的电场强度 D. 导体内电场强度越来越小 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 C　解析：根据“近异远同”特点，导体B端的感应电荷为正电荷，A错误；导体处于静电平衡状态，内部电场强度处处为零，B、D错误；导体处于静电平衡状态，感应电荷产生的电场强度和带电小球产生的电场强度等大、反向、共线，由于带电小球在C点产生的电场强度大，故感应电荷在C点产生的电场强度也大，C正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．一金属球原来不带电，现在金属球水平直径的延长线上放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在金属球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则(　　) Ea最大 B. Eb最大 C. Ec最大 D. Ea＝Eb＝Ec √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 C　解析：处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，故a、b、c三点的电场强度都为零。达到静电平衡的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点产生的电场的电场强度等大反向。比较感应电场在a、b、c三点的电场强度，可以转化为比较带电细杆MN产生的电场在这三点的电场强度。由于c点离MN最近，故MN产生的电场在c点的电场强度最大，故感应电荷产生的电场在c点的电场强度也最大，C正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距2l，如果在两个点电荷连线的中点O处有一个半径为r(rl)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体达到静电平衡的时间是非常短的。 (3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外电场E与感应电荷产生的附加电场E′的合电场强度为零，故E′＝－E。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2．处于静电平衡的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)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等。 (3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越尖锐的地方电荷分布越密集。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．感应电荷的电场强度的求解思路 (1)先求解外电场在该处电场强度的大小和方向。 (2)再利用导体内部合电场强度处处为零和电场的叠加原理，求解感应电荷在该处的电场强度，感应电荷的电场强度与外电场的电场强度大小相等，方向相反。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 任务2　静电的利用与防治 [探究活动] (1)在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制造，医生、护士要穿由导电材料制成的鞋子和棉布外套，一切设备都要良好接地，甚至病人身体也要良好接地。这样做是为了什么？ (2)某同学在学习了电学知识后，对电工穿的高压作业服进行了研究，发现高压作业服是用铜丝编织的。你能告诉他其中的原理吗？ 提示：(1)消除静电。 (2)电工被铜丝编织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 19 [评价活动] 1. 我国古建筑上的屋脊中央常装有铜葫芦，其主要作用是(　　) A. 美观 B. 作风铃 C. 作避雷针 D. 接水的器皿 C　解析：古建筑上的屋脊中央常装有的铜葫芦是利用尖端放电来引雷的，相当于避雷针，美观还在其次，故选C。 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 20 2．(多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上。静电喷漆的原理如图所示，则以下说法正确的是( ) A. 在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场 B. 涂料微粒一定带正电 C. 涂料微粒一定带负电 D. 涂料微粒可以带正电，也可以带负电 √ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 3．夏季，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的一名游客头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，下列最为有效合理的一种避险方式是(　　) A. 蹲下并用手触摸地面 B. 往沙漠低处跑 C. 用水将头发淋湿 D. 躲进汽车里 √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 D　解析：雷雨将至，几名游客头发直立如同刺猬一般，说明空气中有很多带电的自由电荷，此时最有效且合理的一种避险方式是能找个静电屏蔽的地方，如躲进汽车里，因为汽车由金属制造，能起到静电屏蔽的作用，故选D。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 4．(多选)如图所示为滚筒式静电分选器，由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、料槽F和电极G等部件组成。C与G分别接于直流高压电源的正、负极，并令C接地。电源电压很高，足以 使电极G附近的空气发生电离而产生大量离子。 现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混 合物从料斗A下落，沿导板B到达转动的滚筒 C上。最后粉粒a落入料槽E，粉粒b落入料 糟F。下列说法正确的是(　　) 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 A. 导体滚筒C要顺时针旋转 B. 导体滚筒C要逆时针旋转 C. 粉粒a的导电性能比粉粒 b的好 D. 粉粒b的导电性能比粉粒 a的好 √ √ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 25 AD　解析：导体滚筒C要顺时针旋转，使物质粉粒靠近电极G而带上负电，选项A正确，B错误。在物质粉粒靠近电极G时，大量的电子或负离子被喷射在粉粒a、b上而带负电，粉粒b因具有良好的导电性而与带正电的导体滚筒C接触后，其上的负电被中和并带上正电，故粉粒b一方面随导体滚筒转动，一方面受到C上正电的静电斥力而离开导体滚筒，最后落于料槽F；绝缘性能良好的粉粒a因其所带负电不容易传给导体滚筒C，而受C的静电吸引作用附着于C的表面并随其转动，最后粉粒a在重力和刮板D的作用下掉入料槽E，则粉粒b的导电性能比粉粒a的好，选项C错误，D正确。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 1．尖端放电 (1)电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离。 (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中和，相当于导体从尖端失去电荷。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 (3)尖端放电的应用与防止 ①应用：避雷针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光滑，减少电能的损失。 2．静电吸附的应用 (1)静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极处并被收集起来。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 (2)静电喷漆：设法使雾化的油漆液滴或固体涂料的细小颗粒飞离喷嘴时带上同种电荷，在电场力作用下飞向作为电极的工件，由于同种电荷的排斥作用，就能够比较均匀地沉积于工件表面。 (3)静电复印的工作过程 ①充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。 ②曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 ③显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。 ④转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。 ⑤放电：使有机光导体鼓放电，除去表面的残余电荷。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 31 $