第9章 7 第4节 静电的防止与利用（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件围绕静电平衡、尖端放电、静电屏蔽及静电吸附展开，通过课前知识梳理夯实基础，课堂深度探究结合问题情境（如导体在电场中的电荷移动），随堂巩固落实强化应用，构建“基础-探究-应用”的学习支架，衔接静电现象与实际应用的知识脉络。 其亮点在于以问题探究驱动科学思维，如通过油罐车拖地带原理分析静电防护，结合避雷针、静电除尘等实例深化物理观念。题目设计注重科学推理（如静电平衡时电场强度分析），帮助学生构建知识体系，提升解决实际问题的能力，也为教师提供系统的教学资源，提高课堂效率。

第4节　静电的防止与利用 1 学习目标 1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特性。　 2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。　 3．了解尖端放电、静电屏蔽和静电吸附现象。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、静电平衡 1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。 2．静电平衡状态：导体内的自由电子不再发生__________的状态。 3．导体内部电场强度特点：内部的电场强度________。 定向移动 处处为0 返回导航 二、尖端放电 1．电离：导体越尖锐的位置，电荷密度越________，周围的电场强度越________，空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正、负电荷________的现象。 2．尖端放电：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，与尖端的电荷________，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 3．尖端放电的应用与防止 (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。 大 大 分离 中和 避雷针 光滑 返回导航 三、静电屏蔽 1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度__________________，外电场对壳内不会产生影响。 2．静电屏蔽的应用 (1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。 (2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。 处处为0 返回导航 四、静电吸附 1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。 2．静电喷漆：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。 3．静电复印的工作过程 充电→________→显影→转印→放电 曝光 返回导航 √ ×　 判断下列说法是否正确。 (1)处于静电平衡状态的导体内部任意点的电场强度为零。(　　) (2)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，导体内部没有电荷。(　　) (3)处于静电平衡状态下的导体内部的自由电荷静止不动。(　　) (4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(　　) (5)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(　　) ×　 ×　 ×　 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 10 知识点一　静电感应和静电平衡 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种电荷。请思考下列问题： (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向又如何？ [提示]　自由电子受外加电场的静电力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动。 返回导航 (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ [提示]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。 返回导航 1．静电平衡 (1)电荷分布的变化情况：金属导体放到电场强度为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷。 (2)合电场强度的变化情况：感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合电场强度减小。当感应电荷继续增加，合电场强度逐渐减小，合电场强度为零时，达到平衡状态，自由电荷的定向移动停止。 返回导航 2．静电平衡特点 (1)净电荷只分布在导体表面，导体内部没有净电荷。 (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示。 (3)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集中，电荷电场线越密集，如图乙所示。 返回导航 (4)处于静电平衡的导体周围的电场分布情况如图丙、丁所示，电场线垂直于导体表面。 返回导航 √ (2025·河北张家口市期末)如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．A、B两点电场强度相等，且都不为零 B．枕形导体内的自由电子不再发生定向移动 C．正电荷在A点产生的电场强度大于B点 D．当开关S闭合后，A、B两点的电场强度为零 返回导航 [解析]　导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导体内部电场强度处处为零，导体内的自由电子不再发生定向移动，故A错误，B正确；A点离正电荷较近，故正电荷在A点产生的电场强度较大，故C正确；当开关S闭合后，电子从大地沿导线向导体移动，导体内部电场强度处处为零，D正确。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 知识点二　静电屏蔽 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]　电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场 强度保持为零，对人体起保护作用。 返回导航 1．静电屏蔽的实质 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 返回导航 2．静电屏蔽的两种情况 (1)导体外部的电场影响不到导体内部 静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的电场强度叠加后合电场强度为零。 (2)接地导体的内部电场影响不到导体外部 接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的负感应电荷沿导线向大地移动或者自由电子从大地向导体移动，中和正感应电荷。 返回导航 √ 一个内部含有空腔的矩形金属导体W放在静电场中，电场线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．金属发生感应起电，左端A处的感应电荷为正电荷 B．感应电荷在空腔C处产生的电场强度为0 C．金属内部被静电屏蔽，空腔C处的电场强度为0 D．金属处于静电平衡状态，金属内部的电子不受静电力作用，处于静止状态 返回导航 [解析]　金属W放在静电场中会发生感应起电，根据电场线的方向，可知左端A处的感应电荷为负电荷，故A错误；感应起电后金属处于静电平衡状态，感应电荷在C处产生的电场强度与原电场方向相反，内部被静电屏蔽，电场强度为0，金属内部的电子不受静电力作用，电子不做定向运动，但仍在无规则运动，故C正确，B、D错误。 返回导航 在如图所示的实验中，验电器的金属箔片会张开的是(　　) √ 返回导航 [解析]　金属网可以屏蔽网外电荷产生的电场，验电器的两金属箔片不带电，不会张开，故A错误；金属网没有接地，网内带电体可以使验电器发生静电感应，使金属箔片张开，故B正确；金属网接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响，不能使验电器发生静电感应现象，金属箔片不能张开，故C、D错误。 返回导航 √ 如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B放在C附近，待稳定后，以下说法正确的是(　　) A．A对B无静电力作用，B对A无静电力作用 B．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 C．A对B的静电力向左，B对A的静电力向右 D．A的位置不变，B的位置也不变 返回导航 [解析]　A在空心金属球内，由于静电感应，使得C外表面带正电，B、C相互吸引，所以B向右偏； 而金属空腔可以屏蔽外部电场，所以B的电荷对空腔C的内部无影响，即A、B之间无相互的静电力，所以A位置不变。 返回导航 知识点三　尖端放电　静电的防止和利用 油罐车尾部都装有导电拖地带，你知道这是为什么吗？ [提示]　油罐车在运输的时候，油会与桶壁摩擦起电，油罐车后面拖一条导电拖地带就可以将产生的静电及时导走，防止静电积累到一定程度再放电发生爆炸危害。 返回导航 1．尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，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，使空气电离，电离后的电荷与尖端上的电荷中和，使尖端电量减少。 2．静电利用的原理 带电粒子在静电力作用下聚集到相应带电极板，从而达到除尘、喷涂、打印等目的。 返回导航 3．静电的危害 (1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。 (2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。 (3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。 4．静电的防护 (1)抑制静电的产生。 (2)及时导走静电。 (3)进行静电中和。 返回导航 角度1　尖端放电 (2025·浙江杭州市期中)如图所示，飞机机翼上安装有一排很细的针，这些细针的功能是(　　) A．装饰　　　　　 B．防雷击 C．释放静电 D．发射电磁波 [解析]　飞机高速飞行时与空气摩擦产生静电，电荷在越尖锐的地方分布越多，可以通过尖端放电将静电释放出去，所以这些细针的功能是释放静电。 √ 返回导航 √ 角度2　静电的防止和利用 (2025·江苏省合格考)下列做法属于预防静电危害的是(　　) A．电工钳柄上套有绝缘的胶套 B．利用静电给火箭发动机点火 C．在高大的烟囱中安装静电除尘器 D．运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上 返回导航 [解析]　电工钳柄上套有绝缘胶套，在带电操作时，防止触电，所以不是防止静电危害的，故A错误；利用静电给火箭发动机点火，属于静电的应用，不是静电的防止，故B错误；静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，故C错误；汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，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不断地中和，防止放电产生的火花引起油罐爆炸，这是预防静电的危害，故D正确。 返回导航 (2025·四川南充市期中)下列关于静电现象的说法不正确的是(　　) A．图甲中，在加油站给汽车加油前触摸一下手形静电释放器，利用了感应起电的原理 B．图乙中，优质话筒线的外层包裹着金属 编织层，利用了静电屏蔽的原理 C．图丙中，当摇动起电机，烟雾缭绕的塑料瓶顿时变得清澈透明，利用了静电吸附的原理 D．图丁中，燃气灶电子点火器的放电电极是针尖形，利用了尖端放电的原理 √ 返回导航 [解析]　在加油站给汽车加油前触摸一下手形静电释放器，其目的是导走人身上的静电，故A错误，符合题意；优质话筒线的外层包裹着金属编织层，是利用静电屏蔽原理屏蔽外部干扰，实现保真信号传输，故B正确，不符合题意；摇动起电机，电极之间形成电场，将气体电离，电子被吸附到烟雾颗粒上，使烟雾颗粒带负电，导致烟雾颗粒可以向正极移动，工作原理为静电吸附，故C正确，不符合题意；燃气灶中安装了电子点火器，点火应用了尖端放电原理，故D正确，不符合题意。 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 37 √ 1．(静电感应和静电平衡)(2025·河南周口市期中)在水平向右的大小为E0的匀强电场中，放入一不带电的导体球，导体球在静电平衡后其周围的电场分布如图所示，以球心O为坐标原点建立直角坐标系，x轴平行于原匀强电场的方向。已知M、N为x轴上关于O点对称的两个点，两点电场强度分别为EM、EN，P、Q为y轴上关于O点对称的两个点，两点电场强度分别为EP、EQ，且有EN＞E0，EQ<E0，下列说法正确的是(　　) A．EM＞EN B．EP＞EQ C．导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向左 D．导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左 返回导航 解析：根据电场对称性可知EM＝EN，EP＝EQ，由EN＝EM＞E0，可知导体球上的感应电荷在M点产生的电场方向向右，由EP＝EQ＜E0，可知导体球上的感应电荷在P点产生的电场方向向左。 返回导航 √ 2．(静电的防止和利用)如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能是(　　) A．探测发射台周围风力的大小 B．发射与航天器联系的电磁波 C．预防雷电击中待发射的火箭 D．测量火箭发射过程的速度和加速度 解析：在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，因钢铁制的高塔有避雷作用，其功能是预防雷电击中发射的火箭，故选C。 返回导航 √ 3．(静电的防止和利用)(多选)小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是(　　) A．三个图标都是为了防止静电的产生 B．工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装 C．化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患 D．用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系 √ 返回导航 解析：梳头、戴非棉布手套加油、穿脱衣时会产生静电，三个图标都是为了防止静电的产生，故A正确；工作人员工作时间不能穿绝缘性能良好的化纤服装，不然会产生静电，故B错误；化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患，故C正确；绝缘的塑料梳子梳头会产生静电，存在安全隐患，故D错误。 返回导航 $