9.4 静电的防治和利用 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦静电平衡、静电屏蔽、尖端放电及静电吸附等核心知识点，通过“温故知新”回顾电场性质、叠加原理等旧知，以“探究1”提问感应起电电量是否无限增多，搭建新旧知识学习支架。 其亮点是结合例题（如静电除尘实验分析）和“必杀技”总结，通过科学推理（场强叠加）和模型建构（静电平衡导体模型）提升学生物理观念与科学思维，提供系统练习，助力学生掌握规律，也为教师提供清晰教学资源。

第九章 静电场及其应用 第四节 静电的防止和利用 高中物理 必修3 27 五月 2026 五月 26 2026年5月 静电平衡、静电屏蔽 尖端放电、尖端吸附 学习目标 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 2026年5月 温故知新： 电场性质： ； 电场叠加原理： 空间某点同时受多个电场影响时， ； 感应起电： ； 探究1： 感应起电时A、B两端的电量能不能无限增多？ 静电感应使导体带电 对放入其中的电荷有力的作用 E - F + F 该点的场强等于各电场强度的矢量和 Q1 Q2 A E1 E E2 学习目标 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 2026年5月 第四节 静电的防止和利用 一、静电平衡状态下导体的电场 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 1、静电感应： 电场中的导体： ↓ 自由电荷受电场力作用，发生定向移动； 静电感应： ↓ 导体两端聚积等量异种电荷，产生E感； 静电平衡： 导体内部E合=0时，自由电荷不再发生定向移动； 静电平衡状态： 放入电场中的导体，导体内部、表面 自由电荷不再发生定向移动的状态； 9-4-0金属在电场下处于静电平衡 E外 - - - + + + E外 - - - + + + E感 E感 F F F 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 处于静电平衡状态下的导体特点： 1、内部的电场处处为零； 2、导体外表面，场强方向必跟该点的表面垂直； E空腔=0 E导体=0 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 例1：如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为＋3.0×10－8C和－2.4×10-8C，彼此相距6cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。（静电力常量k=9×109N·m2/C2） 解： E1 E感 E2 必杀技： 静电平衡导体 内部场强为零； 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 2、静电屏蔽 静电平衡空腔导体特点： 因为静电平衡E内=0，空腔内不受外电场的影响； 带电体在导体腔内 ①导体腔接地→壳外不形成电场 ②导体腔不接地→壳外形成外电场 9-4-3金属网罩对外电场的屏蔽 E空腔=0 + E导体=0 9-4-2接地金属网罩对内电场的屏蔽 + + + + + + + + - - - - - - - - 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 静电屏蔽应用： 导体壳、金属网罩保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响； 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 例2：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(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，下列说法正确的是（ ） A、A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B、A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C、A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D、A和B的位置都不变 B 1、带电体不在导体腔内→导体腔内不受外电场影响 2、带电体在导体腔内 ①导体腔接地→不影响外电场 ②导体腔不接地→影响外电场 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 3、静电平衡导体上的电荷分布 1、导体内部（内表面）没有净电荷， 电荷分布在导体的外表面； 净电荷： 物体或物体一部分所带的未被抵消的电荷； 2、导体表面越尖锐（曲率大）的位置电 荷越密集，凹陷位置几乎没有电荷； 曲率： 曲线的弯曲程度；曲率大→越弯曲； 9-4-1法拉第圆筒实验 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 第四节 静电的防止和利用 二、尖端放电、静电吸附 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 空气电离： 强电场使空气分子中正负电荷分离的现象； 尖端放电： 在强电场作用下，物体尖端部分发生的一 种放电现象； 避雷针： ▽导体尖端电荷密度大 ↓ 尖端周围电场强 ↓ 空气电离 △尖端放电 9-4-4尖端放电 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 静电吸附： 静电喷漆、静电除尘、静电复印： 静电复印原理： 1、充电： 使硒鼓均匀带电 2、曝光： 光照使硒鼓特定位置放电 3、显影： 硒鼓未放电部分吸附墨粉 4、转印： 墨粉转印到纸张 积尘板接高压阳极 喷枪使液滴带负电 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 例3：如图所示，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，一枚细针与手摇起电机的负极相连，在铝板和细针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香放出的 烟雾会被电极吸附，停止转动手摇起电机，蚊香 的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法 中正确的是（ ） A、烟尘因为带负电而被吸附到细针上 B、某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小 C、某烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大 D、若某烟尘颗粒在被吸附过程中电荷量不变，离铝板越近则加速度越大 C 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 第四节 静电的防止和利用 课时练习题 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 练1：如图所示，在真空中把一与外界绝缘的导体AB向带负电的小球缓慢地靠近时。下列说法正确的是（ 　 ） A、B端的感应电荷越来越多 B、导体内部场强越来越大 C、导体的感应电荷在M点产生的场强小于在N点产生的的场强 D、导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等 AC 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 练2：（多选）如图所示，P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下放在绝缘板上的小纸屑（图中S）不会被吸引（ ） AD 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 练3：有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示，则： B球上电量为＿＿＿＿C， A球上电量为＿＿＿＿C， 净电荷分布在＿＿＿＿； 0 2X10-6 外表面 + + + + + + + + + + + - - - - 内表面无电荷分布 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 练4：关于静电平衡导体上电荷的分布，下列说法 正确的是（ ） A、导体内部既无正电荷，又无负电荷 B、导体内部正负电荷一样多 C、导体外表面的电荷代数和一定为零 D、导体外表面尖锐的位置电荷稀疏， 平坦的位置电荷密集 B 必杀技： 处于静电平衡的导体， 1）内部没有净剩电荷，即正负电荷一样多； 2）净电荷分布在导体外表面，导体外表面电荷的代数和不一定为零； 3）导体表面尖锐的位置电荷密集，平坦的位置电荷稀疏； 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 静电平衡条件： 导体内部的场强处处为零； 静电平衡状态下导体上电荷分布： 导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面； 在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大； 静电屏蔽： 1、带电体不在导体腔内 2、带电体在导体腔内 ①导体腔接地→不影响外电场 ②导体腔不接地→影响外电场 引入新课 新课探究 课时练习 课时小结 学习目标 2026年5月 微专题：如图所示，一带正电的绝缘金属球壳A，顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接，让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到如图所示的位置，C球放在A球壳外离A球较远，待静电平衡后，正确的说法是 ( ) A、B、C球都带电 B、B球不带电，C球带电 C、让C球接地后，B球带负电 D、C球接地后，A球壳空腔中场强为零 BC 知识拓展 2026年5月 微专题：如图所示，一带正电的绝缘金属球壳A，顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接，让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到如图所示的位置，C球放在A球壳外离A球较远，待静电平衡后，正确的说法是 ( ) B： 1、B接触A的内表面，A的部分正电荷到B再通过导线到C， 此时ABC构成等势体，但是由于B在A内部，所以并不 带电，此时带正电荷的是A的外表面和C； 2、再将B离开A，只要不拿到A的外面，这个过程中电荷不会移动，因为系统仍平衡； C：C球接地后，接地相当于无穷远端，此时BC和地构成等势体，A与B不再等势，A的 内部到B也将有电场； BC 知识拓展 2026年5月 结束页 B1 2026年5月 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 Lavf59.6.100 $电极的形状会影响电场线的分布，两个尖端电极处的电场线比较密，场强较强很容易出现放电现象。这是一个线圈，通过电子电路可以在线圈周围产生高电压。打开电源，在线圈周围电场很强产生火花，可以看到日光灯被点亮。并能把纸片点燃。下面我们比较尖端电极和球形电极的放电情况。两个球形电极间加上高电压后，在两个球间可以发生火花放电。在两个球形电极和两个尖端电极间都加上同样的电压，两球的距离小于两个尖端的距离，发生放电的是两个尖端电极。实验说明，尖端电极更容易放电。避雷针就是利用尖端放电避免雷击的一种设施，它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应金属棒出现与云层相反的电荷，通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。 实验目的，研究带电导体电荷的分布情况。实验器材有丝筹玻璃棒、取电小球，由金属小球与绝缘手柄组成空腔导体，称为法拉第圆筒验电器。用丝绸与玻璃棒摩擦，将摩擦后带电的玻璃棒与金属空腔导体接触，使导体带电。再用取电小球与空腔内表面接触，将接触后的金属取电小球与验电器接触，验电器并没有张开。如果取电小球与金属空腔导体的外表面接触，再与验电器接触，验电器张开。请同学们思考该实验现象说明了什么。 金属网罩对外电场的平地。把一个不带电的验电器放在绝缘的金属底座上用起电机使另一个绝缘导体球带电，并使带电的导体球靠近验电器，观察到验电器指针张开，说明它受到带电体电场的影响。使验电器重新恢复不带电状态，并在外面罩上一个金属网罩。再使带电的导体球靠近网上，观察网罩外部的纸条张开，但内部纸条不张开，验电器指针也不张开，说明金属网罩对外部的电场可以起到屏蔽作用。 接地金属网罩对内电场的屏蔽。把一个绝缘导体球放在绝缘金属台面上外，面罩一个金属网罩，使中心的导体球带电，金属网罩内外的纸条都张开。拿一个不带电的验电器逐渐靠近网罩，验电器指针仍张开，说明金属网罩对内部的电场起不到屏蔽作用，它仍然对外部有影响。给金属网罩加一根接地线。再使绝缘导体带电观察网罩的外部纸条不再张开，而内部纸条仍展开。使验电器逐渐靠近，指针不再张开，这说明只要加一根地线就能对内部的电场产生屏蔽作用。下面我们用动画说明金属网罩的屏蔽作用。放在绝缘底座上的金属网罩，在外部电场作用下要发生静电感应，近端产生相反的电荷，远端产生相同的电荷，内部各处都没有电荷，不加地线就可以屏蔽外部电场。当网罩内部有带电体时，静电感应使网罩内表面产生相反的电荷，外表面产生相同的电荷，因此不能屏蔽。加一条接地线，网罩外部的电荷都沿这条地线导入大地，外表面没有了电荷，内部电场不能再影响外部，起到了屏蔽作用。 把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的自由电子受到电场力的作用，将向着电场的反方向做定向移动。导体AB面上出现负电荷，C地面上出现正电荷，这就是静电感应现象。这时，由于导体两面出现的正负电荷在导体内部产生反方向电场一撇外电场10与1撇叠加，导体内部的电场减弱，但自由电子仍能在电场力作用下继续移动，直至导体内部各点的合场强都等于零为止。