9.4 静电的防止与应用 学案 2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“静电的防止和应用”，核心知识点涵盖静电平衡状态特征、尖端放电原理、静电屏蔽及静电吸附应用。通过问题链引导学生理解自由电荷定向移动机制，结合例题搭建从基础概念到实际应用的学习支架，衔接静电场知识，为后续学习奠基。 以核心素养为统领，物理观念部分系统梳理静电平衡等概念，科学思维通过例题培养归纳推理能力，科学探究鼓励学生探索静电新应用。习题结合避雷针、静电除尘等生活实例，既巩固知识又联系实际，助力学生形成物理观念，提升科学思维与探究能力。

高二年级物理 第九章 静电场及其应用　自学探究学案 学习内容：9.4静电的防止和应用 主备: 闲云 时间 ： 月 日 班 级 姓名 学习目标-核心素养 物理观念：①知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。 ②知道尖端放电的原理。 ③掌握静电屏蔽的原理。 ④了解静电的应用。 科学思维：引导学生根据静电平衡的特点判断、解释静电现象，培养学生归纳、推理的思维能力，。 科学探究：引导学生探究静电的新的应用。 科学态度与责任：经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度。 自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗） 一、静电平衡 1．把导体放入电场中，导体内的自由电荷为何会定向移动？ ①电场能______导体中；②导体内的______电荷受到______。 2．把导体放入电场中，导体内的自由电荷为何不会一直定向移动？ ①电场进入导体中，在导体中的电场强度为E0 ②导体两端的感应电荷在导体内产生一个方向与电场强度E0方向______的电场，电场强度为. ③随着导体两端的感应电荷的增加，电场强度在______，导体中的合场强在_____， 当电场强度增大为_____时，导体中的合场强为0，导体中没有电荷的定向移动了 3.静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷___________的状态。 4.静电平衡状态的特征 a.处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度___________。  b.处于静电平衡状态的导体，表面的电场强度方向跟该点的表面___________。  c.处于静电平衡状态的整个导体是个___________，导体的表面为___________。  d.导体___________没有电荷，电荷只分布在导体的___________。  e.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）_________，_________的位置几乎没有电荷。 例1．如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，在其右侧与球心等高处放置一个电荷量为的点电荷，点电荷到金属球表面 的最近距离为2r。由于静电感应，使金属球上出现了感应电荷， 则球的左侧带___________电（填正或者负）。空心金属球达到静 电平衡状态时，球心处的电场强度大小为___________，感应电荷 在球心处产生的电场强度大小为___________。将试探电荷+q从A 点沿金属球表面附件移动到B点，电场力做功为____。 例2.在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O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，那么球壳上的感应电荷在O点的场强的大小为多少？方向如何？ 二．尖端放电 1.电离：在强电场的作用下，空气中的带电粒子剧烈运动，把空气分子撞“散”而使正、负电荷___________的现象。  2.尖端放电：导体尖端的电荷密度_______，附近的电场强度________，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___________，相当于导体从尖端失去电荷的现象。  3.尖端放电的应用、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_________，避免尖端放电，减少电能的损失。  三．静电屏蔽： 1. 空腔导体放在电场中达到静电平衡具有的特点 空腔导体内表面______电荷，导体壳内空腔里的电场强度____________ 。 2．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为0。外电场对壳（网）内的仪器_________产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 3．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 电场和外加电场的矢量和为零，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。 4．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（外屏蔽） 如图甲所以，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，如图乙所示，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。 接地导体的内部电场影响不到导体外部（全屏蔽） 接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有源电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的电场强度叠加后合电场强度为零。 如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷，由于静电感应，导体球壳内外表 面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示。当把导体球壳接地后，点电荷在球壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示。 5．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、 ①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰。 ②野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 ③电工进行高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。 四. 静电吸附 1.静电吸附：在电场中，带电粒子在______作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象． 2、静电吸附应用实例 （1）静电除尘 ①静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来,就是静电除尘 ②如图甲所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。 a.极板A和电极B之间要加上______伏电压？ b.极板A接高压电源的______极，电极B接高压电源的______极？ c.越靠近 _____极附近场强越强 d. _____极附近的空气分子被电离 e.粉尘微粒带_____电后被吸附到_____极 ③静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去 有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥 粉尘。 （2）静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油 漆微粒带_____，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：复印机也应用了静电吸附 复印机应用了______的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体（OPC），无光照时，OPC是______，受光照时变成导体． 9.4静电的防止和应用导学案答案 一、静电平衡 1．把导体放入电场中，导体内的自由电荷为何会定向移动？ ①电场能__进入____导体中；②导体内的__自由____电荷受到__电场力的作用____。 2．把导体放入电场中，导体内的自由电荷为何不会一直定向移动？ ①电场进入导体中，在导体中的电场强度为E0 ②导体两端的感应电荷在导体内产生一个方向与电场强度E0方向___相反___的电场，电场强度为. ③随着导体两端的感应电荷的增加，电场强度在__增大，导体中的合场强在__减小___， 当电场强度增大为___E0__时，导体中的合场强为0，导体中没有电荷的定向移动了 3.静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷_定向移动__________的状态。 4.静电平衡状态的特征 a.处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度__处处为零_________。  b.处于静电平衡状态的导体，表面的电场强度方向跟该点的表面__垂直_________。  c.处于静电平衡状态的整个导体是个__等势体___，导体的表面为_等势面____。  d.导体_的内表面__________没有电荷，电荷只分布在导体的_外表面_____。  e.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）_越大__，___凹陷______的位置几乎没有电荷。 例1．______正_____，_____零______，_________，__零__。 例2.,向右 二．尖端放电 1.电离：在强电场的作用下，空气中的带电粒子剧烈运动，把空气分子撞“散”而使正、负电荷____分离_______的现象。  2.尖端放电：导体尖端的电荷密度___较大____，附近的电场强度___较强_____，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的现象。  3.尖端放电的应用、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____平滑_____，避免尖端放电，减少电能的损失。  三．静电屏蔽： 1. 空腔导体放在电场中达到静电平衡具有的特点 空腔导体内表面__没有____电荷，导体壳内空腔里的电场强度__处处为零____ 。 2．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为0。外电场对壳（网）内的仪器____不会_____产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。 3．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 电场和外加电场的矢量和为零，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。 4．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（外屏蔽） 如图甲所以，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，如图乙所示，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。 接地导体的内部电场影响不到导体外部（全屏蔽） 接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有源电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的电场强度叠加后合电场强度为零。 如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷，由于静电感应，导体球壳内外表 面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示。当把导体球壳接地后，点电荷在球壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示。 5．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、 ①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰。 ②野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 ③电工进行高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。 四. 静电吸附 1.静电吸附：在电场中，带电粒子在_电场力_____作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象． 2、静电吸附应用实例 （1）静电除尘 ①静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来,就是静电除尘 ②如图甲所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。 a.极板A和电极B之间要加上___几十千___伏电压？ b.极板A接高压电源的___正___极，电极B接高压电源的___负___极？ c.越靠近 ___负__极附近场强越强 d. ___负__极附近的空气分子被电离 e.粉尘微粒带__负___电后被吸附到_正_极 ③静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去 有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥 粉尘。 （2）静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油 漆微粒带___负__，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：复印机也应用了静电吸附 复印机应用了__静电吸附____的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体（OPC），无光照时，OPC是__绝缘体____，受光照时变成导体． 2 学科网（北京）股份有限公司 $