2014-2015学年江苏省高二物理精品学案1.7《静电现象的应用》(新人教版选修3-1)
2014版高中物理 1-7静电现象的应用课件 新人教版选修3-1
●新课导入建议 站在金属笼中的人在电击下完好无损，这是为什么呢？避雷 针可以有效防止建筑物被雷击，这是为什么？通过本节课的学 习，就可以解决这些问题．
●教学流程设计 课前预习安排： 1.看教材 2.填写【课前自主导学】同学之间可进行讨论 步骤1：导入新课，本节教学地位分析 步骤2：老师提问，检查预习效果可多提问几个学生
步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路
⇒ ⇒ ⇒
⇓
步骤7：完成“探究3”重在讲解【规律总结】技巧 ⇐ 步骤6：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”相同 ⇐ 步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评 ⇐ 步骤4：教师通过例题讲解总结静电平衡的实质及特点 ⇓ 步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况 ⇒
④带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的 外表面 ．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置 几乎 没有电荷 ．
2．思考判断 (1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为 零．( √ ) (2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势 也为零．( × ) (3)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合 电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0.( √ )
重
点
难
点
1.掌握静电平衡的概 念，理解静电平衡的 特征．(重点) 2.应用静电平衡的知 识，认识导体的电荷 分布特点、尖端放电 现象、静电屏蔽现 象．(难点)
静电平衡状态下导体的电场
1.基本知识 (1)静电感应现象 把导体放入电场，导体内部的 自由电荷 在电场力作用下定 向移动，而使导体两端出现 等量异种 电荷的现象．
(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点 ①净电荷都分布在导体的表面，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，电量相等，远同近 异． ③净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布 密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．
1.7静电现象的应用 学案
第一章静电场1.7静电现象的应用学案知识点感知1．静电平衡（1）静电感应现象：放在静电场中的导体，它的自由电荷受电场力作用，发生定向移动，从而重新分布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象。
（2）静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态。
（3）静电平衡条件：导体内部处处场强为零。
2．导体的静电性质（1）导体上的电荷分布：处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体外表面上。
（2）导体上的电势分布：处于静电平衡状态导体是个等势体，导体表面是等势面，沿导体表面移动电荷，电场力与表面切向垂直，电场力做功为零。
所以电势差为零，表面是等势面。
（3）导体表面附近的场强分布：处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。
3．导体空腔的静电性质（1）腔内无电荷时导体的性质（2）腔内有电荷时导体的性质（3）静电屏蔽4.尖端放电要点一处理静电平衡的“观点”1．远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况．要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？1．两种情况(1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2甲所示．(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示．图1－7－22．实现过程(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽．(2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．3．本质：静电感应与静电平衡.为什么可以把导体的带电情况看成“面分布”？我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由．设金属球的半径为R ，从手册上查得空气的击穿场强为E m ＝3×106 V/m ，空气中该金属球所能带的最大电荷量为Q m ，可以从公式E m ＝k Q m R 2来计算，这样Q m ＝E m ·R 2k.金属球表面每单位面积带电荷量Q ＝Q m 4πR 2＝E m 4πk ，把数据代入得Q ＝3×1064π×9×109C/m 2＝2.65×10－5 C/m 2.原子直径d 约为2×10－10 m ，一个原子在金属球表面所占的面积为πd 24＝π×(2×10－10)24m 2＝3.14×10－20 m 2 一个表面原子的带电荷量为q ＝Q πd 24＝2.65×10－5×3.14×10－20 C ＝8.3×10－25 C一个电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，当金属球带电荷量最多时(此时球外表面场强为空气击穿场强)，与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有8.3×10－25 C ，连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”. 课堂练习1.下列措施中，属于防止静电危害的是( )A ．油罐车后有一条拖在地上的铁链条B ．小汽车上有一根露在车面上的小天线C ．在印染厂中保持适当的湿度D ．在地毯上夹杂0.05～0.07 mm 的不锈钢丝导电纤维 答案 ACD 解析 B 选项属于防止静电平衡．2．下图中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( )答案 AD3．如图1－7－5所示，图1－7－5在球壳内部球心放置带电荷量＋Q 的点电荷，球壳内有A 点，壳壁中有B 点，壳外有C 点，则下列说法正确的是( )A ．A 、B 两点场强均为零B ．E A >E B >E CC ．如果A 、C 和球心在一条直线上，则A 、C 两点的场强方向相同D ．B 点场强方向指向球心答案 C 解析 ＋Q 放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，外壁感应出等量的正电荷．如下图所示，是＋Q 与感应电荷产生的电场线形状，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与仅存在点电荷＋Q 时产生的场强相同，故E A >E C >E B ；如果A 、C 和球心在一条直线上，则A 、C 两点场强方向相同．4．处于静电平衡状态的导体的特点是什么？答案(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直(3)净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，附近的电场也越强．对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点.一、静电平衡下的导体【例1】如图1－7－3所示，图1－7－3一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为E A.在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()A．E B B．E A＋E B C．|E A－E B| D．以上说法都不对答案D解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡．这时，导体球上的电荷在P点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的．二、静电平衡【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属图1－7－4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1－7－4所示，说法正确的有()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的位置都不变答案B解析带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B 所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变．题型探究题型一静电现象的应用在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近B思维步步高空腔导体的特点是什么？空腔导体的外壁和内壁的带电情况如何？使验电器金属箔片张开的方法有几种？解析在A选项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开．答案BCD拓展探究在一个导体球壳内放一个电荷量为＋Q的点电荷，用E p表示球壳外任一点的场强，则()A．当＋Q在球壳中央时，E p＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E p＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零答案 D解析如果球壳不接地，球壳内部放入的电荷会产生电场，这个电场周围的导体会感应出电荷，形成新的电场．带电球壳的特点是：①所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有净电荷．②球壳内场强为零．③如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断.题型二静电平衡一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个()思维步步高在金属球内部的电场分布情况如何？球壳起到什么作用？在球壳外还有没有电场存在？如果有，电场指向什么方向？解析在球壳内、外表面之间不会有电场存在，球壳的内表面上应该分布的是负电荷，外表面上应该分布的是正电荷，所以B选项正确．答案 B拓展探究如果把该电荷移到球壳外，请叙述一下电场的分布情况．答案当电荷移动到球壳以外之后，球壳对电场产生屏蔽，球壳内部没有电场线．导电体放在导体内部，导体内壁感应出电荷，根据电荷守恒定律，外壁和内壁所带电荷性质相反；当电荷放在导体外部，靠近导体处感应出异种电荷，根据电荷守恒定律，远离导体处感应出同种电荷.一、选择题1．人们在晚上脱衣服时，有时会看到火花四溅，并伴有“劈啪”声，这是因为()A．衣服由于摩擦而产生了静电B．人体本身是带电体C．空气带电，在衣服上放电所致D．以上说法均不正确答案A解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷．在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声音，若是晚上还可以看见火花四溅的现象．2．一金属球，原来不带电，图1现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图1所示．球内直径上a、b、c三点场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比()A．E a最大B．E b最大C．E c最大D．E a＝E b＝E c答案 D3．如图2所示，图2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，下列说法正确的是() A．A、B两点场强相等，且都为零B．A、B两点场强不相等C．感应电荷产生的附加电场E A<E B D．当电键S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案AD解析处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确．当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确．4．如图3所示，金属球壳原来带电，而验电器原来不带电，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连．验电器的金属箔将()图3A．不会张开B．一定会张开C．先张开，后闭合D．可能张开答案 A5．如图4所示，两个相同的空心金属球M和N，M带－Q电荷，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时()图4A．P、R上均出现感应电荷B．P、R上均没有感应电荷C．P上有，而R上没有感应电荷D．P上没有，而R上有感应电荷答案D解析当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的－Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所带－Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷．当将带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔中时，对N产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使左端带负电，右端带正电．选项D正确．6．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()答案B解析带负(正)电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，验电器的顶端带上了正(负)电荷，金属箔片带上了负(正)电．7．如图5所示，图5A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是()A．C棒的电势一定高于D棒的电势B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分答案ABD解析由图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为U A>U C>U D>U B.当用导线将C棒的x 端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了．当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．故选项A、B、D正确．二、计算论述题8．在正点电荷Q附近有两个绝缘导体M、N，由于静电感应发生了如图6所示的电荷分布，当用导线将a、d两点连接起来时，导线中是否有电流流过，如果有电流，电流的方向是怎样的？图6答案有a→d的电流9．如图7所示，图7在孤立点电荷＋Q形成的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)答案见解析图解析画出感应电荷形成的附加电场在圆盘内的三条电场线(实线)，如下图所示．圆盘A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即圆盘A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点产生的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷产生的电场线与点电荷Q产生的电场线重合，且方向相反(注意图中的虚线是为了确定A内的实线而画出的，它并不表示A外部的电场线)．10．为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积S＝0.04 m2的金属板，间距L＝0.05 m，当连接到U＝2 500 V的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图8所示．现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q＝＋1.0×10－17C，质量为m＝2.0×10－15kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力．求合上电键后：图8(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？答案(1)0.02 s(2)2.5×10－4 J(3)0.014 s解析(1)由题可知，只要上板表面的烟尘能被吸附到下板时，烟尘即被认为全部吸收．烟尘所受静电力为F＝qU/L，L＝12at2＝12Fm t2＝qUt22mL得t＝2mqU L＝0.02 s(2)由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中静电力对烟尘所做总功为W＝12NSLqU＝2.5×10－4 J.(3)解法一 设烟尘颗粒下落距离为h ，则板内烟尘总动能E k ＝12m v 2·NS (L －h )＝qULh ·NS (L －h )．当h ＝L2时，E k 达最大．又据h ＝12a 21t则t 1＝ 2h a ＝ mqUL ＝0.014 s解法二 假定所有烟尘集中于板中央，当烟尘运动到下板时，系统总动能最大． 则L 2＝12at 21 所以t 1＝ mqUL ＝0.014 s补充训练1.A 如图所示，将一个导体棒靠近一个带正电的验电器的金属小球，发现验电器张角逐步减小，由此可断定导体原来一定( )A .带正电B .带负电C .不带电D .无法确定答案:B2.B 如图所示，接地金属球A 的半径为R ，球外有一个带电荷量为Q ，到球心O 的距离为r 的点电荷.则该点电荷在球心O 处产生的场强大小等于( )A .22R Qk r Q k- B .22R Qk r Q k+C .0D .2rQ k答案:D3.B 一个金属球原来不带电，现沿着球的直径的延长线放置一个均匀带电细杆MN ，如图所示则金属球上感应电荷所产生的电场在球内直径上a 、b 、c 三点的场强大小E a 、E b 、E c 的大小关系为()A .E a 最大B .E b 最大C .E c 最大D .E a =E b =E c答案:C4.B 如图所示，Q 为一带正电的点电荷，P 为原来不带电的枕形金属导体，a 、b 为导体内的两点.当导体P 处于静电平衡状态时()A .a 、b 两点的场强大小E a 、E b 的关系为E a >E bB .E a 、E b 的大小关系E a =E b =0C .感应电荷在a 、b 两点产生的场强大小E a ′和E b ′的关系是E a ′>E b ′D .感应电荷在a 、b 两点产生的场强大小E a ′和E b ′的关系是E a ′=E b ′ 答案:BC5.B 如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P 缓缓靠近(不相碰).下列说法中正确的是()A .B 端的感应电荷越来越多B .导体内场强越来越大C .导体的感应电荷在M 点产生的场强恒大于在N 点产生的场强D .导体的感应电荷在M 、N 两点产生的场强相等 答案:AC6.C 如图，在两个固定电荷+q 和-q 之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4为导体上的四个点.在达到静电平衡后，各点的电势分别为φ1、φ2、φ3、φ4，则( )A .φ4>φ3>φ2>φ1B .φ4=φ3>φ2=φ1C .φ4<φ3<φ2<φ1D .φ4=φ3<φ2=φ1答案:B二、填空题(每空6分，共30分)7.B 如图所示，带电荷量分别为+Q 和-Q 的两个点电荷a 与b 相距L ，在a 与b 间放置一个原来不带电的导体P .当导体P 处于静电平衡状态时，感应电荷在a 、b 连线的中点c 处(c 在导体P 内)产生的电场强度大小为______，方向为______ 答案:28L kQ ;沿ba 连线向左8.B 如图所示，a 为一带电荷量q =1.0×10-5C 的正点电荷，b 为一原来不带电的导体，c 、d 为导体b 内的两点，这两点到点电荷a 的距离都等于10cm .当导体b 处于静电平衡状态时，导体内的感应电荷在c 点和d 点产生的场强大小分别为E c =______N ／C ，E d =______N ／C .请在图中画出感应电荷在c 、d 两点产生的场强的方向.答案:9×106;9×106;图略9.C 如图所示，处于静电平衡状态下的导体内部有a 、b 两点，则将某电荷从a 匀速移到b 的过程中，外力所做的功为______ 答案:0三、计算题(每小题17分，共34分)10.B 如图所示，长为L 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的点电荷放在距棒左端R 处，当达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内距右端L 31处产生的场强大小为多少? 答案:2)32(9R L kq E E +=='11.C 如图所示，空间存在一方向竖直向下的匀强电场.长L =0.5m 的绝缘细线一端固定于电场中的O 点，另一端系一带电荷量q =+4×10-5C 、质量m =0.1kg 的小球在竖直平面内做圆周运动已知当小球以速率v =4m ／s 通过最高点A 时，绝缘细线中的张力为2N ，求匀强电场的场强大小(取g =10m /s 2)答案:带电小球在最高点受到重力G ，拉力T ，电场力qE ，由牛顿运动定律得C N E Lv m T qE mg /105,32⨯==++。
物理：1.7《静电现象的应用》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
一、静电平衡导体的电荷分布特点 1．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导 ．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面， 体内部没有电荷. 体内部没有电荷 2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大. ．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大 3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等. ． 远近端”电荷的电性相反，电量相等
ห้องสมุดไป่ตู้
2．静电平衡的实质 ． 导体发生了静电感应现象， 导体发生了静电感应现象 ， 感应电荷在导体内部 产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向 反向， 产生一个附加电场 ，跟外加电场 反向 ，使自由电荷 同时又受到F′＝ E′q的电场力 ， 随着导体两端的感应电 的电场力， 同时又受到 ＝ 的电场力 荷不断积累， 逐渐增大 逐渐增大， 荷不断积累 ， E′逐渐增大， 当 E′＝E时， 导体内合场强 ＝ 时 为零，自由电荷所受合力为零， 为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷 定向移动，即导体达到了静电平衡状态 定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
第七节 静电现象的应用
学习目标： 知道静电平衡现象 知道静电平衡现象， 学习目标 ： 1.知道静电平衡现象 ， 理解处于静电 平衡状态的导体的特点. 平衡状态的导体的特点 2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分 ． 布特点. 布特点 重点难点： 重点难点 ： 尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际 中的应用. 中的应用 易错问题：对外电场、 感应电场、 易错问题 ： 对外电场 、 感应电场 、 合电场的关系 认识不清. 认识不清
3．两种情况 ． (1)金属壳内部不受外部影响 金属壳内部不受外部影响 如图1－ － 甲所示 使带电的金属球靠近验电器， 甲所示， 如图 －7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器， 由于静电感应，验电器的箔片张开， 由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到 了外电场的影响. 了外电场的影响
2015年高中物理第一章静电场《静电现象的应用》学案新人教版选修3_1
1.7《静电现象的应用》学案【课标要求】1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3．知道静电屏蔽及其应用4．经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程【重点难点】静电现象的应用；静电感应现象的解释【课前预习】1.静电平衡导体内 在电场力作用下重新分布，使导体两端出现 的现象叫静电感应。
导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态（此时导体中的自由电荷受到的力达到平衡）叫做 。
导体处于静电平衡状态时其内部场强 ，此时的整个导体是个等势体。
2.导体上的电荷电荷只分布在导体的 ，导体内部没有 ；电场线 导体的表面。
3.尖端放电导体尖端的电场使周围空气电离所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于背吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和的现象叫 ，利用尖端放电的有 等。
4.静电屏蔽处于静电平衡的空腔导体净电荷只分布在 ， 不带电，空腔内没有电场的现象称之为静电屏蔽。
实现静电屏蔽可以用 ，也可以用 。
【探究与生成】例1如图1所示，当带正电的绝缘空腔导体A 的内部通过导线与验电器的小球B 连接时，问验电器是否带电？【分析与解】当导体A 的内部通过导线与验电器的小球B 连接时，导体A 和验电器已合为一个整体，整个导体为等势体，同性电荷相斥，电荷重新分布，必有净电荷从A 移向B ，所以验电器带正电。
【变式练习】如图所示，A 、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C 靠近B ，用手摸一下B 球，再撤去导线，然后移走C 球，则A 、B 带电情况：A ．A 球带正电，B 球带负电B ．A 球带正电，B 球不带电C ．A 球不带电，B 球带负电D ．以上说法都不正确答案：B [例2]如图所示,长为10cm 的导体棒原来不带电，现将一带电量Q=8．O×lO -10C 的正点电荷放在距棒左端5cm 处的P 点, 达到静电叫平衡后棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强大小等于_____,方向______.[分析与解]电场中的导体达到静电平衡后，导体内部场强处处为零，本质上是施图1+C感电荷与感应电荷在导体内部该处的合场强等于零。
江苏省南京化学工业园区2013-2014学年高中物理 1.7静电现象的应用课件 新人教版选修3-1
例3 一个带绝缘座的空心金属球 A 带有4×10－8 C的正电荷， 有绝缘柄的金属小球B带有 2×10－8 C的负电荷，使 B 球和A球的内壁接触，如图 所示，则 A、B 各带电量为 ( A. QA=10－8 C; QB=10－8 C B. QA =2×10－8 C; QB=0 C. QA = 0 ; QB=2×10－8 C D. QA = 4×10－8 C; QB=－2×10－8 C
(1) 如图 Q (2) E感 = k —— 9r2 方向沿球心 O 与 +Q 连线，指向+Q
+ r + + +
- 2r + Q -
(3) 不会出现中和现象 因为金属球是等势体，左右两侧电势 相等，电荷不会在这两间移动。
例2 如图所示，在真空中把一个导体向带 负电的小球慢慢靠近（不接触）的过程中， 下列说法中正确的是 （ ） AC A. B 端的感应电荷越来越多 B. 导体内的电场强度越来越大 C. 导体的感应电荷在 M 点产生的场强恒大 于在 N 点产生的场强 D. 感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等 Q B A 导体，其 内部的自由电子在电场 力的作用下向电场的反 方向作定向移动，致使 导体的两端分别出现等 量的正、负电荷。这种 现象叫静电感应现象。
近异远同
感应电荷：静电感应现象中，导体不 净 同部分出现的净电荷。
练一练
如图所示，Q 是一个绝缘金 属导体，把一个带正电的绝
缘金属球 P 移近 Q，由于静电感应，A、B 端出现感应电荷的数值分别为 qA、qB，正 确的是 （ BD ） A. 用手接触一下 Q 的 A 端， 拿走 P 后 Q 带正电 B. 用手接触一下 Q 的 B 端，P Q 拿走 P 后 Q 带负电 B + A C. 导体Q上， qA > qB D. 导体Q上， qA = qB
高二物理1.7 静电现象的应用人教版学案
1.7 静电现象的应用学习目标：1.知道静电平衡产生原理。
2.知道静电平衡状态的特点。
3.知道导体上的电荷分布。
4.知道尖端放电和静电屏蔽。
学习重点：知道静电平衡产生原理，知道静电平衡状态的特点。
学习难点：知道导体上的电荷分布，知道尖端放电和静电屏蔽。
一.自主学习：1.发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E'和原电场E在导体内叠加为，即E' E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
2.处于静电平衡状态下导体的特点：（1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为。
（2）处于静电平衡状态的整个导体是个，它的表面是个。
（3）导体外表面处场强方向必跟该点的表面。
3.尖端放电：专指尖端附近空气而产生气体放电的现象。
4.导体上的电荷分布：导体表面越尖锐的位置电荷越,凹陷的位置几乎电荷。
5.静电屏蔽：导体壳的表面“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的或的影响，这种现象称为静电屏蔽。
二.合作探究：1.处于静电平衡状态下导体的特点提示：课本图规范些，右图复杂些。
2.导体上的电荷分布A.实验：研究静电平衡时导体内部的电荷。
现象:结论:B.导体上的电荷分布：导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷。
3.尖端放电: 认真阅读教材,阐述之。
4.静电屏蔽：认真分析研究下面两个图，注意理解A 、静电屏蔽：导体壳的表面“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的电荷或外界电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。
B 、静电屏蔽的应用：电学仪器和电子设备外面套有金属罩通信电缆外面包一层铅皮高压带电作业人员穿金属网衣通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱三.当堂训练1.如图所示，将一个导体棒靠近一个带正电的验电器的金属小球，发现验电器张角逐步减小，由此可断定导体原来一定()A .带正电B .带负电C .不带电D .无法确定 2.如图所示，接地金属球A 的半径为R ，球外有一个带电荷量为Q ，到球心O 的距离为r 的点电荷.则该点电荷在球心O 处产生的场强大小等于()A .22RQ k r Q k - B .22R Q k r Q k+ C .0 D .2r Q k 3.一个金属球原来不带电，现沿着球的直径的延长线放置一个均匀带电细杆MN ，如图所示则金属球上感应电荷所产生的电场在球内直径上a 、b 、c 三点的场强大小E a 、E b 、E c 的大小关系为()A .E a 最大B .E b 最大C .E c 最大D .E a =E b =E c。
高中物理 1.7 静电现象的应用学案新人教版选修
高中物理 1.7 静电现象的应用学案新人教版选修1、7 静电现象的应用学习目标1、知识与能力(1)知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。
(2)知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。
(3)知道什么是尖端放电现象(4)理解静电屏蔽现象的形成原因2、过程与方法(1)通过场强的叠加原理理解静电平衡下导体的特点及电荷的分布(2)注意知识的迁移,用所学的知识理解生活中的实际教学重点：静电平衡下导体的特点及电荷的分布学习难点：静电平衡现象在实际中的应用【预习案】（一）预习知识：导体中的自由电荷是，静电感应的实质是在电场的作用下电子发生的过程。
如图所示，将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静电场中，导体内自由电子便受到与场强E0方向的电场力作用，自由电子要向电场的反方向作定向移动，（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使AB端出现电荷，而CD端剩余等量的正电荷图（b）所示。
在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静电感应。
产生的电荷为感应电荷。
（二）教材导读目标一：处于静电平衡状态的导体的特点（基础）1、什么是导体的静电平衡状态？2、静电平衡状态的导体的特点(1)导体内部场强处处。
(2)外表面附近任何一点的场强方向必跟该点的垂直。
(3)整个导体是个，它的表面是个。
(4)内部电荷，电荷只分布在。
(5)表面电荷分布规律为越尖锐位置，电荷密度，凹陷位置。
【例一】导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()A、导体内部没有电场B、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面C、导体内部没有电荷的运动D、以上说法均不对目标二：尖端放电1、空气电离：导体尖端的电荷密度，附近的电场，空气中残留的在强电场的作用下发生，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的，这种现象叫空气的电离2、尖端放电：尖端附近空气被电离后，中性的分子变成带负电的和失去电子而带正电的。
这些粒子在强电场的作用下，撞击空气中的，使它们进一步，产生更多的。
高中物理第一章静电场静电现象的应用学案新人教选修
1.7 静电现象的应用【学习目标】1.通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论,了解静电平衡的概念,知道静电平衡的导体的特征。
2.通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布。
3.了解尖端放电和静电屏蔽现象,关注生活、生产中的静电现象。
【知识导学】1.静电平衡的定义当导体内部各点的①合电场强度等于0时,导体内部的②自由电子不再发生③定向移动。
这时我们就说导体达到了静电平衡。
2.处于静电平衡的导体的特征(1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场处处为④零。
(2)处于静电平衡状态的导体,其外表面附近任何一点的电场强度方向必定与这点表面⑤垂直。
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个⑥等势体,它的表面是个⑦等势面。
3.静电平衡时导体上的电荷分布特点(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的⑧表面。
(2)在导体的外表面,越⑨尖锐的位置电荷的密度越大,⑩凹陷的位置几乎没有电荷。
4.尖端放电导体的尖端附近的电场很强,会使周围空气电离,电离产生的与导体尖端的电荷符号相反的粒子与尖端上的电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷,这种现象叫作尖端放电。
5.静电屏蔽由于导体壳内部的电场强度保持为零 ,壳外电场不会对壳内仪器产生影响,金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
【三“点”探究】主题1:探究静电平衡阅读教材中“静电平衡状态下导体的电场”部分的内容,参看下图回答下列问题。
(1)如图甲所示,为什么金属导体在电场E0中会有电荷定向移动?把绝缘体也放入电场E0中也会有电荷定向移动吗?(2)如图乙所示,当导体ABCD的两面分别聚集正负电荷时,会出现什么结果?(3)如图丙所示,为什么处于静电平衡的导体内部电场处处为零?导体内自由电子是否会一直定向移动?(4)用什么方法可以证明处于静电平衡状态的导体的外表面附近任何一点的电场强度必定与这点表面垂直?主题2:导体上电荷的分布阅读教材中“导体上电荷的分布”的相关内容,试回答处于静电平衡的导体上电荷的分布情况有什么特点。
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3.电荷在导体外表面的分布是越尖锐的位置凹陷的位置。
4.导体尖端的很大，附近的很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，把空气中的撞“散”，使空气分子中的分离，形成空气的电离。
5.导体尖端附近的特别强，导致空气中电离的电荷与尖端上的，这个现象就是尖端放电。
A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷
B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意
C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导人大地，从而避免了火花放电
D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导人大地，从而避免了火花放电
2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导人大地
A．导体内部既无正电荷，又无负电荷
B．导体内部和外表面处的电场均为零
C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零
D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果
2．电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是()
A．铜丝编织的衣服不易拉破
B．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零
D．导体空腔内表面的电荷量
4.下列关于避雷针的说法中，正确的是
A．避雷针避雷是中和云层中的异种电荷。
B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地
C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地
课外作业—— 1.7静电现象的应用班级姓名：
1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是()
C．电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零
D．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用
3．如图1—7—16所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是( )
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点产生的场强大于在N
例题：
长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于__________．
四：学后反思
课堂检测—— 1.7静电现象的应用姓名：
1地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( )
B．避雷针的尖端向云层放电．中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦．避雷针上产生的电荷被导人大地
D．以上解释都不正确
3．如图1—7—14所示，带电体+Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
点产生的场强
D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等
4．当导体达到静电平衡时，场强方向的特征是()
A．外电场E0消失
B．感应电荷产生的附加电场E′为零
C．导体内部的合电场E为零
D．导体表面和内部的合电场均为零
备注
2．导体上的电荷分布：
（1）电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
（2）请总结处于静电平衡时导体电荷只分布有什么特征？
3．尖端放电
通过自主学习，请你说一下空气电离的原理？说一下什么叫尖端放电？避雷针的工作原理是什么？
4．静电屏蔽。
通过自主学习请你说一下静电屏蔽的原理以及现实生活中对静电屏蔽现象的应用与防止。
课题：1.7静电现象的应用班级姓名：
一：学习目标
1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。
2.知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。
3.知道什么是尖端放电现象。
4.理解静电屏蔽现象的形成原因。
二：课前预习
1.金属导体内部有大量的，金属导体放在电场中在电场力作用下逆着电场线运动。最终在金属导体的一侧积聚，电子的积聚会产生，导体内部的原电场被消弱，但是只要导体的内部不为零，继续移动，导体两面的继续增加，导体内的合场强进一步消弱，直到等于为止。此时导体内的不再发生定向移动，这是我们说导体达到了。
6.带空腔的导体静电平衡时导体壁壳内的为零，内表面又没有，即只能在空腔之外，不会进入空腔之内，所以导体壳内的也处处为零，即无论导体外部是什么样的，电厂都不会深入导体内部，这种现象称为静电屏蔽。
三：课堂研讨
1．静电平衡的特点
（1）什么是导体的静电平衡状态？
（2）通过上面的分析总结一下，在电场中处于静电平衡的导体有哪些特征？总结之并说明理由：