1.7静电现象的应用 新课标新人教版高中物理选修3-1 第1章第7节 课件(共46张PPT)
高中物理第一章第7节静电现象的应用教案新人教版选修3-1
7．静电现象的应用
教材分析
本节教材是电场知识的应用。静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。
对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。
学情分析
学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。
设计思路
《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。
本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。
本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过例题巩固加深理解。
三维目标
知识与技能
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．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。
过程与方法
1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力；
2．掌握分析和综合等思维方法。
情感态度与价值观
1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义；
物理选修3-1第一章 学案9静电现象的应用(人教版选修3-1)分析
学案9 静电现象的应用
[学习目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用．
一、静电平衡状态下导体的电场
1.如图1所示，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库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动．这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷．这就是静电感应现象．
图1
2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E′，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于0时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态．
二、静电平衡状态导体的特点
1．处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的
场强方向必定与这点的表面垂直．整个导体是个等势体．它的表面是个等势面．
2．静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：
(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面．
(2)在导体外表面，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．
三、尖端放电 静电屏蔽
1．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，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷．这个现象叫做尖端放电．
2．金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽．
一、静电平衡状态下导体的电场
[问题设计] 如图2所示，把一个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，从而使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题：
图2
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
答案 (1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．
高中物理 1.7 静电现象的应用教案 新人教版选修3-1
1.7静电现象的应用
（一）内容及解析
1、内容：本节主要介绍静电屏蔽的基本知识。
2、解析：这一节要使学生知道静电屏蔽是指得出中的导体的自由电子在外电场作用下移动，在导体两端出现电荷，在导体内产生电场，导体内任一点的电场就是外电场与内电场的叠加，合场强为零。
（二）目标及其解析
1、知道静电感应产生的原因。
2、知道静电平衡状态及静电平衡下导体的特点。
3、知道静电屏蔽及其应用。
思考题1在什么条件下物体处于平衡状态？
思考题2在静电感应中，是什么力使导体中的正、负电荷分开？电荷重新分布后，导体会发生什么样的想象呢？
（三）教学问题诊断分析
1、学生在学习知识过程中，合场强仍是学生的难点。
2、如果导体放在点电荷形成的电场中学生会更困难。
（四）、教学支持条件分析
为了加强学生对这部分知识的学习，帮助学生克服在学习过程中可能遇到的障碍，本节课要对电场强度的叠加进行进行反复讲解练习。
（五）、教学过程设计
1、教学基本流程
复习电场强度、电场线→本节学习要点→静电屏蔽现象→静电屏蔽现象产生的原因→练习、小结
2、教学情景
问题1.什么是静电感应现象？
设计意图：知道静电感应的实质
问题2金属导体中的自由电荷是什么？
设计意图：知道导体中有自由电子
问题3电场叠加遵循什么规律
设计意图：电场叠加必须遵守平行四边形定则
问题4静电屏蔽有哪些应用？
设计意图：知道生活中的应用
例1一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强（ D ）
A.一定增强 B.一定减弱
C.可能增强也可能减弱 D.不变
【变式】导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是（ ）
A.导体内部场强是0，所以电势也是0
B.电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方场强大，所以电势高
C.电荷只分布在外表面，电场线一定和外表面处处垂直
D.以上说法均不正确
§1.7 静电现象的应用 教案
第七节 静电现象的应用
宣威市第九中学 冯 波
【教学三维目标】
知识与技能：
1、认识静电感应，知道感应起电的原理和感应电荷正、负的判定。
2、知道静电平衡状态；理解静电平衡的特点，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；
3、知道静电屏蔽现象及其应用。
过程与方法：通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力。
态度情感价值观：
通过对实验的观察和推理，培养学生科学的研究方法，以及严谨认真的学习态度。
【重点难点】
静电平衡状态
电场中导体的特点
【教学方法】
推理归纳法、问题解决法、实验法
【教具准备】
验电器、金属网罩、感应起电机、橡胶棒等
【教学过程】
(一)复习导入
在本章第一节我们一起学习了使物体带电的三种方式，摩擦起电、接触起电、感应起电。接下来我给大家演示仪下感应起电这一物理现象。
A.老师演示，用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近验电器，金属箔片张开，验电器带电。
B．给验电器罩上金属网罩，请学生演示，金属箔片不动，感应起电失败，提出疑问，为什么呢？带着这个问题，我们一起来学习，静电现象的应用。
(二)新课教学
一、电场中的导体
思考1：如图，把不带电的金属导体放入一匀强电场中，对自由电子有何影响？
思考2：当导体两侧面出现感应电荷后，感应电荷是否会产生电场？沿什么方向？
思考3：感应电荷的电场对导体内部的合场强有何影响？自由电子受到的电场力有何变化？
思考4：随着导体内合场强的不断减小，最终将会出现什么样的状态？
1、概念：放入电场中的导体，其内部的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，致使导体的两端分别出现等量异号电荷（感应电荷），当感应电荷的电场与外加电场达到平衡时，导体内的自由电荷（包括表面）不再发生定向移动。我们说导体达到了静电平衡状态。 2. 标志：自由电子不再发生定向移动。
新课标人教版高中物理选修3-1 第一章：静电场 单元测试题
1 第一章 单元测试题
一、选择题
1.下面说法中正确的是（ ）
A．库仑定律适用于点电荷，点电荷就是很小的带电体
B．库仑定律是通过实验总结出来的关于点电荷相互作用力跟它们间的距离和电荷量关系的一条物理规律
C．库仑定律和万有引力定律很相似，它们都是平方反比规律
D．当两个点电荷距离趋近于零时，库仑力则趋向无穷
2．有A、B、C三个点电荷，若将A、B放在距离为12 cm的位置上，B受到A的库仑力大小为F．若将B、C放在距离为12 cm的位置上，B受到C的库仑力大小为2F．那么C与A所带电荷量之比是（ ）
A．1:2 B．1:4
C．2:1 D．4:1
3．如图所示，完全相同的金属小球A和B带有等量异种电荷，中间连有一轻质绝缘弹簧，放在光滑的水平面上，平衡时弹簧的压缩量为x0，现将不带电的与A、B完全相同的小球与A 接触一下，然后拿走，重新平衡后弹簧的压缩量为x，则（ ）
A．x=x0/2 B．x>x0/2
C．x
4．电场中有一点P，下列说法中正确的是 ( )
A．若放在P点的电荷的电量减半，则P点的场强减半
B．若P点没有检验电荷，则P点场强为零
C．P点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大
D．P点的场强方向为放在该点的电荷的受力方向
5．右图甲中，AB是一个点电荷电场中的电场线，图乙中是放在a、b处检验电荷的电荷量与所受电场力数量间的函数图线，由此可以判定( )
A．场源电荷是正电荷，位于A点
B．场源电荷是正电荷，位于B点
C．场源电荷是负电荷，位于A点 A B
甲
乙
2 D．场源电荷是负电荷，位于B点
6．如图所示，位于同一直线上的两点电荷＋ql和－q2将直线划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，另有一正的点电荷q3，q3对ql、q2的电场的影响不计，则( )
A．q3在I区域，可能受力向左，也可能受力向右
高中物理 第一章 静电场单元试题 新人教版选修3-1
用心 爱心 专心 静电场试题
一、本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．在一个点电荷形成的电场中，关于电场强度和电势的说法中正确的是（ ）
A．没有任何两点电场强度相同 B．可以找到很多电场强度相同的点
C．没有任何两点电势相等 D．可以找到很多电势相等的点
2．对于点电荷Q产生的电场，下列说法中正确的是（ ）
A．电场强度的表达式FEq仍成立，式中q就是本题中所指的产生电场的点电荷Q
B．在真空中，电场强度的表达式为2kQEr，式中Q就是产生电场的电荷
C．在真空中2kqEr，式中q是试探电荷
D．上述说法都不对
3．如图所示的直线是真空中某电场的一条电场线，A、B是这条直线上的两点。一电子以速度vA经过A点向B点运动，经过一段时间后，电子以速度vB经过B点，且vB与vA方向相反，则（ ）
A．A点的场强一定大于B点的场强
B．A点的电势一定低于B点的电势
C．电子在A点的动能一定小于它在B点的动能
D．电子在A点的电势能一定小于它在B点的电势能
4．科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述中正确的是（ ）
A．把质子或电子叫元电荷
B．1.6×10－19 C的电量叫元电荷
C．电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷
D．质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷
5．如上图所示，A、B为两个等量的正点电荷，在其连线中垂线上的P点放一个负点电荷q(不计重力)，由静止释放后，下列说法中正确的是（ ）
A．点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越大,速度越来越大
B．点电荷在从P点到O点运动的过程中,加速度越来越小,速度越来越大
高中物理 第一章静电场达标练习题 新人教版选修3-1
用心 爱心 专心 1 第一章 静电场
【知识要点提示】
1． 两种电荷：自然界中存在着两种电荷，它们分别为 和 。
（1） 负电荷是用 摩擦过的 上带的电荷；
（2） 正电荷是用 摩擦过的 上带的电荷。
（3） 同种电荷相互 ，异种电荷相互 。
2．使物体带电方法有三种
（1） 摩擦起电：当两个物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体
到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电。
（2） 感应起电：指利用 使物体带电的过程。
（3） 接触带电：一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开，使不带电的导体带上电荷的方式。
注意：金属导体的特点：金属中离原子核最远的电子会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫自由电子．．．．；失去电子的原子便成为正离子，金属正离子．．．．．只在各自的平衡位置做振动．．而不移动，只有自由电子穿梭其中；当金属导体处于电场中时，自由电子受静电力．．．作用而定向移动．．．．，使原本不带电的金属导体两端呈现电性,因此金属导体放入电场中时，一定会发生静电感应．．．．现象。
3．电荷量：电荷量是指 ，单位是 ，简称 ，符号是 。
（1） 元电荷：元电荷是指 的电荷量。用e表示，e=1.60×10-19C
（2） 单位电荷：单位电荷是指 的电荷量。
（3） 点电荷：如果带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体 的
影响可忽略不计，可看成点电荷。点电荷是 ，实际不存在。
（4） 电荷量是 (填：连续变化、不能连续变化)的物理量。
人教版物理选修3-1 1.7 静电现象的应用
1.7 静电现象的应用
一 静电平衡状态下导体的电场
1.静电感应现象
如图甲所示，将一带电的金属导体放到场强为 E0 的静电场中，导体内的自由电子在静电力的作用下逆着电场线定向移动，使导体一侧聚集负电荷，而导体另一侧却聚集等量的正电荷，这种现象就是静电感应现象。
2.静电平衡状态
如图乙所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的结果是使原场强逐渐减弱，直到导体内部各点的合场强等于零为止，于是导体内的自由电子不再发生定向移动，我们就说导体达到了静电平衡状态，如图丙所示。
3.静电平衡状态的特点
（1）处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。导体内部每一点都有两个场强，叠加的结果使得该点合场强为零。不能说导体内部没有电场。电势具有相对性，取决于零电势点的选取，故导体的电势不一定为零。
（2）导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。
（3）处于静电平衡的导体是个等势体，导体表面是个等势面，电荷在等势体内或等势体表面运动时，电场力不做功。
（4）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。
二 静电平衡状态的导体上电荷的分布 尖端放电
1.带电导体
导体内部没有电荷，静电荷只能分布在外表面上，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，凹陷的地方几乎没有电荷。 2.带电球壳
所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有静电荷；球壳内场强为零；如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断。
3.尖端放电
（1）空气的电离
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，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
（2）尖端放电
中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些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，与尖端的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
高中物理选修3-1第一章静电场测试题
选修3--1 第一章 静电场 (A卷)
出题人：彭勤海 审题人：康博士
一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分）
1、下述说法正确的是（ ）
A．根据E = F/q，可知电场中某点的场强与电场力成正比。
B．根据E = KQ/r2，可知点电荷电场中某点的场强与该点电荷的电量Q成正比。
C．根据场强叠加原理，可知合电场的场强一定大于分电场的场强。
D．电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹
2、一电荷只在电场力作用下，在电场中逆着一条电场线从A运动到B，则在此过程（ ）
A．电荷的动能可能不变 B．电荷的势能可能不变
C．电荷的速度可能不变 D．电荷的加速度可能不变。
3、如所示，M、N两点分别放置两个等量种异电荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、C三点中（ ）
A．场强最小的点是A点，电势最高的点是B点
B．场强最小的点是A点，电势最高的点是C点
C．场强最小的点是C点，电势最高的点是B点
D．场强最小的点是C点，电势最高的点是A点
4、关于电势差的说法中，正确的是（ ）
A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功
B、1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1V
C、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比
5、如图所示，在点电荷Q形成的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在同一等势面上。甲、乙两个带电粒子的运动轨迹分别为acb和adb曲线，两个粒子经过a点时具有相同的动能，由此可以判断（ ）
A、甲粒子c点时与乙粒子d点时具有相同的动能
2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第7节 静电现象的应用教学案 新人教版选修3-1
第7节 静电现象的应用
一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布┄┄┄┄┄┄┄┄①
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：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
3．静电平衡状态的特征
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。
(3)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。
4．导体上电荷的分布
(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)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。
①[选一选]
处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
D．外电场和所有感应电荷产生的电场在导体内部叠加的结果
解析：选D 导体内部场强处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，D正确。
二、尖端放电和静电屏蔽┄┄┄┄┄┄┄┄②
1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷分离的现象。
2．尖端放电：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．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。
4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：
(1)尖端放电。
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光滑会减少电能的损失。 2 (2)静电屏蔽应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连。