第3节 静电的利用与防护-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

本讲义聚焦静电的利用与防护核心知识点，通过情境导入引出静电除尘器等实例，系统梳理静电喷涂、除尘、复印、植绒的原理与应用，衔接尖端放电现象及避雷针工作机制，最后阐述静电危害与防护措施，构建完整知识链作为学习支架。 该资料以情境导入激发兴趣，结合师生互动与例题分析深化理解，如通过静电除尘实验分析电场分布培养科学思维，联系雷火炼殿等实例渗透科学态度与责任。课中辅助教师引导探究，课后例题与练习帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第三节　静电的利用与防护 【素养目标】　1.了解生产生活中常用的几种静电技术。2.知道空气的电离，了解尖端放电。3.了解静电的危害。 知识点一　静电的利用　 【情境导入】　如图所示，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。分析A、B附近的电场，何处更强？哪里的空气更容易电离？电离出的电子向正极A运动时，使粉尘带上负电，粉尘将被吸附在A上还是B上？ 提示：B附近的电场更强。B附近的空气更容易被电离。粉尘将被吸附在收集器A上。 【教材梳理】 (阅读教材P45—P47完成下列填空) 1．静电喷涂 (1)原理：利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物。 (2)优点：涂层质量高、涂料利用率高、对使用者操作技巧要求低等。 (3)应用：高铁、汽车、拖拉机、工件、玩具、家用电器等。 2．静电除尘 (1)原理：利用电荷相互作用的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理。 (2)优点：既可清洁环境，又可在除尘过程中回收有用物质。 (3)应用：适用于一些水泥厂、石灰厂以及以煤作为燃料的发电厂等。 3．静电复印 (1)原理：利用正、负电荷的吸引力进行油墨转移。又称无压印刷。 (2)应用：激光打印机、喷墨打印机、模拟式复印机、数字式复印机、速印机、传真机等。 4．静电植绒 (1)原理：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。 (2)应用：海水淡化、人工降雨、低温冷冻、喷洒农药、航天器补充燃料等。 【师生互动】　静电喷涂、静电除尘、静电复印、静电植绒均利用了电荷的哪种性质？ 提示：均用到了异种电荷相互排斥。 静电喷涂 (多选)静电喷漆是利用静电吸附现象制造的，其喷涂原理如图所示，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．涂料微粒可能带正电，也可能带负电 答案：AC 解析：工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，是由于喷枪喷嘴与被涂工件之间形成了强电场，由正电荷对涂料微粒的吸引作用可得出涂料微粒带负电，故A、C正确。 静电除尘 (多选)(2025·广东深圳高二上期中)如图所示，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。下列表述正确的是(　　) 学生用书第51页 A.带电尘埃带正电荷 B．电场方向由收尘极指向电晕极 C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相反 D．在同一位置，带电荷量越多的尘埃所受电场力越大 答案：BCD 解析：由题图可知收尘极带正电，则到达收尘极的尘埃带负电荷，故A错误；收尘极与电源正极相连，电场方向由收尘极指向电晕极，故B正确；带电尘埃带负电荷，所受电场力的方向与电场方向相反，故C正确；根据公式F＝qE可知，在同一位置，带电荷量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确。故选BCD。 静电复印 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。如图所示，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。以下说法中正确的是(　　) 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 答案：B 解析：在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极间加高电压，金属丝附近的空气发生电离，这是将空气电离的现象，A错误；文件反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确；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，这是异种电荷相互吸引的现象，C错误；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，这是异种电荷相互吸引的现象，D错误。 静电植绒 (多选)如图所示，静电植绒时，真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的黏合剂接触就粘贴在布匹上，则带负电的绒毛落向布匹的过程中(　　) A．做匀速运动 B．做加速运动 C．电势能逐渐增大 D．电势能逐渐减小 答案：BD 解析：因下金属板带正电，故带负电的绒毛落向布匹的过程中，在电场力作用下做加速运动，电场力做正功，则电势能减小，B、D正确。 知识点二　尖端放电 【情境导入】　武当山曾经发生“雷火炼殿”，当天空电闪雷鸣时，光球在金殿四周滚动，雷电划破长空直劈金殿，武当山金顶金光万道，几十里之外都能看到这一奇观。试分析产生这种金光万道现象的物理原因。 提示：金殿屹立峰巅，是一个庞大的金属导体。当带电的积雨云靠近金殿时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电势差，会使空气电离，产生电弧，发生放电现象。 【教材梳理】 (阅读教材P47—P48完成下列填空) 1．空气的电离：导体尖端处表面的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，并使分子中的正、负电荷分离的现象。 2．尖端放电：两根放电针附近形成的强电场使空气发生了电离，电离后的电荷各自奔向与它自身带异种电荷的放电针，与尖端上的电荷中和。在这个过程中尖端电量减少，这种现象叫作尖端放电。 学生用书第52页 3．避雷针：利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。 (1)构造：由一根或几根尖锐的金属棒构成，被安装在建筑物的顶部，用粗导线将其与埋在地下的金属板连接，保持其与大地的良好接触。 (2)工作原理：在雷雨天气，当高楼上空云层带大量的某种电荷时，避雷针和高楼顶部通过静电感应，带上大量的异种电荷。由于导体尖端容易聚集电荷，所以避雷针的尖头就聚集了整个建筑大部分的电荷。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而发生电离，成为导体。带电云层与避雷针连通形成电路，而避雷针又是接地的，因此就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成威胁，保证建筑物的安全。 【师生互动】　避雷针利用的是尖端放电，是不是只有雷电天气避雷针才放电？ 提示：不是，避雷针平时积累较多电荷后，即可将周围空气电离，将空气中的异种电荷吸引过来放电。 (多选)如图是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是(　　) A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷 B．避雷针上的电流方向从尖端流向底端 C．避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度小 D．避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 答案：AD 解析：根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确；负电荷从尖端流向底端，而电流的方向为正电荷运动的方向，因此电流的方向从底端流向尖端，B错误；由于电荷更容易集中到尖端，所以避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误；避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，D正确。 知识点三　防止静电危害 【情境导入】　近年来，广东的电子工业从传统制造模式逐渐向数码创新转型，引领了中国乃至全球的数码产业发展。在进入精密电子设备生产车间前需要先接触如图所示的设备，你知道这是什么设备吗？ 提示：静电消除器。 【教材梳理】 (阅读教材P48—P49完成下列填空) 1．常见的静电危害 静电力造成的不良后果 静电火花引发的灾害 观看电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘，使图像的清晰度和亮度下降 医院手术台上，静电火花可能会引起麻醉剂或氧气爆炸 混纺衣服上常出现不易拍掉的灰尘 煤矿里，静电火花可能会引起瓦斯爆炸 长期穿尼龙内衣，因尼龙与皮肤的摩擦起电可能损伤皮肤 在航天工业里，静电放电会干扰航天器的运行，甚至会造成火箭和卫星发射失败 印刷厂里，纸页之间因静电而黏合，给印刷带来不便 在石化工业里，因静电放电会引起爆炸事故 制药厂里，因静电吸引尘埃，使药品达不到标准纯度 油罐车运输汽油时，静电放电易使汽油着火进而引发爆炸 学生用书第53页 2.防止静电危害的措施 (1)控制静电的产生。 (2)把产生的电荷尽快导走。 【师生互动】　如图所示，在工厂里，靠近传送带的工人经常受到电击。经研究发现，这是由于传送带在传送过程中带上了电。 任务1.解释为什么靠近传送带的物体会带电。 任务2.你可以用什么方法来解决这个问题？ 提示：任务1.传送带因为与被传送的物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的物体因为静电感应也带上电。 任务2.要避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，让传送带变成导体，或者用导体制造传送带，再用适当的方法把传送带接地，静电便不会积累，工人也不会再受到电击。 (多选)静电给人们带来很多方便，但有时也带来很多麻烦，甚至造成危害，下列情况属于静电带来的麻烦的是(　　) A．印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦 B．印染厂里染织物上带静电，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降 C．制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度 D．接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面完成喷漆工作 答案：ABC 解析：纸张之间摩擦带电，会使纸张吸附在一起，给印刷带来麻烦，属于静电带来的麻烦，A正确；染织物上带静电，带电体吸引轻小物体，会吸附空气中的尘埃，使印染质量下降，属于静电带来的麻烦，B正确；制药生产中，由于静电吸引尘埃，使药品达不到预定纯度，属于静电带来的麻烦，C正确；接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面完成喷漆工作是利用异种电荷相互吸引的特点，不是静电带来的麻烦，D错误。 1．下列例子中不是利用静电的是(　　) A．静电复印 B．保证造纸厂湿度 C．静电除尘 D．静电植绒 答案：B 解析：静电复印、静电除尘、静电植绒都是利用异种电荷相互吸引的性质，所以都是静电的利用，保证造纸厂湿度是静电的防止。故选B。 2．(2025·广州南海中学高二期中)如图是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板与手摇起电机的正极相连，钢针与手摇起电机的负极相连，在铝板和钢针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香放出的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于题中叙述的现象，下列说法中正确的是(　　) A．同一烟雾颗粒在被吸附过程中，离铝板越近，速度越小 B.同一烟雾颗粒在被吸附过程中，离铝板越近，速度越大 C.同一烟雾颗粒在被吸附过程中，如果带电荷量不变，离铝板越近，则加速度越大 D．烟雾颗粒因为带正电而被吸附到铝板上 答案：B 解析：铝板和钢针中间形成强电场，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，烟雾颗粒吸附电子带负电，在电场力的作用下，烟雾颗粒会向铝板运动，同一烟雾颗粒在被吸附的过程中，离铝板越近，电场力所做的功越多，烟雾颗粒的速度越大，故A、D错误，B正确；由铝板与钢针之间的电场分布特点可知，越靠近铝板，电场强度越小，同一烟雾颗粒 在被吸附过程中，如果带电荷量不变，离铝板越近，所受到的电场力越小，则加速度越小，故C错误。 3．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(　　) 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 答案：C 解析：汽车行驶时，油罐中的汽油与罐壁摩擦起电，如果不及时将这些静电导走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故，拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷及时导入大地，避免因放电引起油罐爆炸，故C正确，A、B、D错误。 4．(沪科版P39T1改编)下列实例中，哪一项不是为了防止静电现象导致事故而采取的措施(　　) A．利用静电给火箭发动机点火 B．油罐车车下拖一条跟地面接触的铁链 C．高楼上装避雷针 D．飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成 答案：A 解析：利用静电给火箭发动机点火是利用静电，选项A符合题意；油罐车车下拖一条跟地面接触的铁链是为了防止静电导致事故，选项B不符合题意；高楼上装避雷针是为了防止静电导致事故，选项C不符合题意；飞机起落架的轮胎用导电橡胶制成是为了防止静电导致事故，选项D不符合题意。故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $