人教版(新教材)高中物理必修3优质教学设计3：9.4 静电的防止与利用教案
【教案】静电的防止与利用(教学设计)(人教版2019必修第三册)
第4节静电的防止与利用
教学设计
体内部的电荷分布发生怎样的变化？导体两端出现感应电识，使学生对本章的知识又会带来什么最
Z响？
y
■. ^==¾
■一•
→二
■
荷，感应电荷在导体中产生
反方向电场强度E'。
点有整体的认知。
【提问】随着自由电荷的不断定向移思考并作答：引导学生在前面分析的基动，这种影响会怎样变化？最终会达到导体两端聚集的正负础上不断深入，思考变化
一个什么样的状态？
■一- …
- ,
•i—•
♦一＜
'∙÷,互电荷越来越多，导体内部的
反向电场七’越来越强。
感应电荷的电场增到与外
电场相等时E=Eo，自由电
荷的定向移动停止。
累积到一定程度时出现的临界
变化。
借此锻炼学生分析物理
动态变化过程的能力。
【提问】此时导体内部的合场强是多少？结合前面所学电场的叠加
原理，思考并作
在逐步分析的基础上引出
静电平衡的概念和特点，
一•♦
ρ∙♦
”•♦
■;- ♦f静电平衡：导体中无状态，叫静电平衡状态i
T
P
£•
6
7
D
电荷定向移动的
to
答：
导体内合场强为零。
便于学生理解。
【讲述】静电平衡的特点：在前面分析的基础上1.金属导体建立静电平衡的时间是非加以理解。
常短暂的。
9.4静电的防止与利用+教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
教学设计课题：静电的防止与利用在本章及物理学体系中地位和作用现象、规律、本质之后的静电场的应用【物理学体系中地位】将本节放在第九章与第十章的大单元背景中分析发现，静电场是学生在高中阶段学习电学内容的开始，具有承上启下，连接力学与电磁学的重要作用。
静电场内容是将力学中已经建立起来的关于相互作用观念、运动观念、能量的观念进一步用于电学。
本节主要是静电现象在实际生产生活中的应用，需要将必修 1、2 的力学知识与本章前3 节所学的电学知识整合。
本节选用1.本节结构框架：2.呈现方式：既有文字叙述，也有符号表达；既有真实情境下的图片展示，也有物理模型的图示。
3.栏目设置：四、本节课知识梳理及教学流程本节课教学目标与教学流程对应图五、教学过程设计第1环节具体任务创设情境，导入新课预计时间2min教学目标教师活动设计及具体内容学生学习活动A1.通过字谜的传统文化引入新课，体会博大精深的中华文化，增强文化自信心。
【谜语】连日有雨（猜一气象）雷【视频】《中国机长》飞机穿过雷雨区的片段。
学生猜字谜；飞机在穿过含有大量电荷云层时，由于摩擦起电、静电感应或者不幸被雷击中，会在机身上积累大量电荷，这些静电会对飞机的结构、仪器和无线通讯有影响，影响飞机安全。
【问题】想一想，如果你是一名飞机设计师，你会对飞机有哪些放静电设计呢？学生观看视频；学生思考问题，并对本节课所学内容产生兴趣。
设计意图通过字谜引入雷电自然现象，播放电影片段，提出问题，请学生设计飞机防静电措施。
学生此时无法解决问题，激发学生对本节课内容的学习兴趣。
过渡语接下来，我们进入本节课静电的防止与利用内容的学习，看看同学们在这节课之后，又会有什么样的灵感呢？第2环节具体任务探究静电的防止——尖端放电现象预计时间8min教学目标教师活动设计及具体内容学生学习活动K1.了解空气的电离是导体尖端的电荷密度大，附近的电场强，使空【演示实验1】放电对比实验学生观察实验现象，完成表格；气分子中正负电荷分离。
人教版高二物理必修第三册9.4静电的防止与利用教学设计
人教版高中物理必修3静电的防止与利用教学设计场，其电场强度为F OA C- ________ +..…El .... + ,- + Eo■B D（2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。
在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E =0为止，导体内的自由电子不再发生泄向移动。
这时我们说，导体达到静电平衡。
A C一. + —»—- 十—»-・E=O JEO一・+ —►一- + ―».B D静电平衡3.静电平衡状态下导体的电场（1）静电平衡状态。
发生静电感应的导体，导体中（包括导体表面）自由电子不再发生左向移动，我们就认为这时导体达到了静电平衡状态。
（2）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，内部的场强处处为零。
②表而处的电场强度不为零，表而处的电场强方向跟导体表而垂直。
放在电场中的导体达到静电平衡的过程全体学生参与探究，共同理解导体处于静电平衡状态下的特点强化学生意识使他们体验获取知识的乐趣。
思考讨论：处于静电平衡状态下的导体，表而处的电场强方向为什么跟导体表面垂直？参考答案：若场强方向跟该点的表而若不垂直，则沿该点的表而就有一场强分量，电荷在这一场强分量作用下就会发生运动，就不会处于静电平衡状态了。
二、尖端放电1•静电平衡时导体上电荷的分布的特点（1）静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
（2）在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位而积的电荷:⅛）越大，周带I的电场强度越大。
2.尖端放电（1）空气的电离：使空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空气的电离。
（2）尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周用中性的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，使它们进一步电码，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，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。
9.4静电的防止和利用教学设计-2023-2024学年高一下学期物理人教版(2019)必修第三册
主备人
备课成员
教学内容
本节课选自人教版(2019)必修第三册的9.4节，主要教学内容包括：
1. 静电的防止：分析日常生活中静电产生的原因，探讨静电防止的方法，如接地、使用抗静电材料等。
2. 静电的利用：介绍静电的应用实例，如静电复印、静电除尘、静电喷涂等。
3. 静电电场的计算：引导学生运用库仑定律和电场强度公式，计算静电电场的分布。
4. 静电能量和电势能：讲解静电能量和电势能的概念，探讨静电场中电荷的电势能变化。
5. 静电实验：开展静电实验，观察静电现象，培养学生动手能力和观察力。
核心素养目标
1. 科学理解：使学生理解静电现象的本质，掌握静电的防止和利用方法，形成对静电现象的科学认识。
2. 课后自主学习和探究：
- 研究静电在高科技领域的应用，如静电复印技术、静电喷涂技术等，了解其工作原理和发展趋势。
- 调查生活中常见的静电现象，如衣物静电、汽车静电等，分析其产生原因，并提出有效的防止方法。
- 探究静电对电子设备的影响，了解静电防护措施，提高电子设备的稳定性和使用寿命。
- 学习静电场的相关知识，如电场强度、电势差等，运用这些知识分析静电场中的电荷分布和运动规律。
解答：
接地措施是将设备或人员与地面连接起来，使静电通过接地线流入地面，从而消除或减少静电的积累。当设备或人员带有静电时，接地线提供了一个低阻抗的路径，使静电能够迅速流入地面，防止静电积累到危险水平。
答案：接地措施通过提供低阻抗的路径，使静电流入地面，从而防止静电积累到危险水平。
例题3：静电的利用题
题目：静电喷漆技术是如何利用静电的？
人教版(2019)高中物理必修3-9.4 静电的防止和利用-学案
静电的防止与利用【学习目标】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。
【学习重难点】掌握静电平衡状态下的导体特点。
【学习过程】一、静电平衡状态1．静电感应：导体处于电场中，导体内自由电荷在电场力作用下________，导体两端感应出__________电荷。
2．静电平衡状态：导体在电场中发生_________现象，内部没有电荷定向移动的状态。
3．特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为_________。
(2)电场线_________于导体的表面。
4．导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的________。
(2)电荷在导体表面的分布不是_________，越是尖锐的地方，电荷分布______，附近场强_________。
尝试应用1图示中，A、B都是装在绝缘柄上的导体，A带正电后靠近B，发生静电感应。
若取地球电势为零，则（）A．导体B上任意一点电势都为零B．导体B上任意一点电势都为正C．导体B上任意一点电势都为负D．导体B上右边电势为正，左边电势为负尝试应用2对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（）A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动二、尖端放电1．空气电离：电荷在导体表面尖锐位置分布________，导体尖端附近的电场______，空气中的带电粒子在强电场的作用下剧烈运动，把气体分子“撞散”，使分子的正、负电荷__________，即发生空气的电离。
2．尖端放电：空气电离出的异种电荷与导体尖端携带的电荷________，相当于导体从尖端_________电荷，即尖端放电。
3．闪电防护：雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则。
9.4静电的防止与利用+教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册+
教学设计课程基本信息课题静电的防止与利用教学目标1.知道静电感应现象，会从力学角度分析静电平衡的过程。
2.知道静电平衡状态下导体的特征3.知道尖端放电现象的原因，会从静电平衡的角度理解静电屏蔽现象教学内容教学重点：掌握静电平衡的概念、理解静电平衡的特征。
教学难点：应用静电平衡知识，认识尖端放电现象和静电屏蔽现象。
教学过程（一）创设情境：实验导入，激起兴趣。
观看央视节目中一个关于静电屏蔽的一个视频，然后用电子感应圈产生的高压与金属手套再重做一遍（强调危险，不可模仿），调动学生积极性，以“实验员与老师为什么不会受到伤害？”过渡到生活中的一些静电现象的困扰和危害展开教学。
点出最关键的物品-金属。
（二）实验理论相结合，推进新课教学。
问题1.把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，会出现什么样的现象？问题2.左右两侧感应电荷后，导体内自由电子会一直向两侧集聚吗？导体两侧的感应电荷会一直增加吗？问题3.静电平衡下的导体内部是没有净剩电荷的，那么表面的电荷是如何分布的？实验验证：在导体表面，越尖锐的位置，电荷越多，电荷的密度越大。
过渡到问题4.在导体表面，越尖锐的位置分布的电荷越多，会造成什么后果？点出尖端放电，避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
模拟避雷针作用实验。
分析避雷针原理。
问题5.静电平衡下的空腔导体的电荷又是如何分布的？理论分析：静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳壁W内的电场强度为0，即电场线只能在空腔外，不会进入空腔内，所以内部场强处处为0。
静电屏蔽的应用介绍：点出课堂一开始的问题，回扣通过一个神奇的实验现象来引出静电的应用建立实验模型进行分析原理过渡到静电喷漆，静电复印（时间关系，视频中去掉了）（三）课堂小结静电平衡尖端放电静电屏蔽静电吸附。
2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《静电的防止与利用》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第三册第九章静电场及其应用《静电的防止与利用》一、教学目标（核心素养）1.物理观念：理解静电现象的产生原因，掌握静电的防止与利用的基本原理和方法。
2.科学思维：通过案例分析，培养学生运用静电知识解决实际问题的能力，提升逻辑思维和批判性思维能力。
3.科学探究：引导学生关注生活中的静电现象，鼓励其设计简单的实验方案，探究静电的防止与利用技术。
4.科学态度与责任：激发学生对静电现象的好奇心和探索欲，培养安全用电的意识和责任感，了解静电技术在日常生活和工业生产中的应用价值。
二、教学重点•静电现象的产生原因及危害。
•静电的防止方法（如接地、增加湿度、使用抗静电剂等）。
•静电的利用实例（如静电除尘、静电复印、静电喷涂等）。
三、教学难点•理解静电现象背后的物理原理，特别是电荷的转移和分布规律。
•灵活运用静电知识设计防止或利用静电的方案。
四、教学资源•多媒体课件（包含静电现象图片、视频、动画演示等）。
•实验器材（如静电发生器、验电器、接地装置等，用于演示静电现象和防止方法）。
•教科书、教辅资料及学生预习材料。
•网络资源（如静电技术应用案例、静电防护知识等）。
五、教学方法•讲授法：讲解静电现象的产生原因、危害及防止与利用的基本原理。
•演示法：通过实验演示静电现象和防止方法，让学生直观感受静电的特性和技术应用。
•讨论法：组织学生讨论静电技术在生活中的应用实例，以及如何有效防止静电危害。
•探究法：引导学生设计简单的实验方案，探究静电的防止或利用技术，培养科学探究能力。
六、教学过程导入新课•生活实例引入：展示几个常见的静电现象（如冬天脱毛衣时产生的火花、触摸金属门把手时感受到的电击等），引导学生思考这些现象背后的原因，引出静电的概念。
•问题引导：提问“静电对我们的生活有哪些影响？我们应该如何防止或利用静电？”激发学生兴趣，自然过渡到新课学习。
新课教学1.静电现象的产生原因：•讲解静电现象是由于物体间电荷的转移和分布不均造成的。
物理人教版高中必修三(2019年新编)9-4 的防止与应用(教案)
9.4 静电的防止与应用学习目标1．理解静电平衡状态及特点。
2．知道静电平衡时导体上电荷的分布特点。
3．了解生活中的静电现象及应用。
重点：静电平衡状态。
难点：电场中导体的特点。
知识点一、静电平衡状态1．静电感应现象：处于电场中的导体，由于电场力的作用，电荷出现重新分布的现象。
2．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。
如上图所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动，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，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度等于零为止，此时F＝E内q＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动，处于一个平衡状态，我们就说导体达到静电平衡状态。
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）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。
4．静电平衡实质（1）在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。
（2）静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′=－E0，使得合电场强度E内=0。
【题1】如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q，a、b两点是金属板右侧表面上的两点，其中a到+Q的距离较小，下列说法正确的是A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电C．整个导体，包括表面上的a、b两点，是一个等势体，且电势等于零D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同【答案】BCD【解析】金属板左侧接地，金属板与地球形成了一个导体，金属板相当于近端，而地球相当于远端，根据感应电荷“近异远同”的分布特点，A错，B对；由处于静电平衡状态导体的特点可知，a、b两点电势相等，接地后电势等于零，C对；金属板是一个等势体，电场线垂直于金属板表面向左，所以a、b两点的场强方向相同，D对。
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9.4 静电的防止与利用
(小组讨论
小组展示
补充质疑
教师点评)
探究静电
平衡
实际情况的差异主要在过程的
长短上。
另外处于静电平衡状态的
导体内部依然有大量的自由电
荷。
体在电场E0中会有电荷定向移动?
(2)如图乙所示,导体两面分别
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?
主题2：
导体上电
荷的分布
教师应指导学生如何阅读
教材，在时间上也作要求，强
化学生阅读能力。
阅读教材中“导体上电荷的分布”的
相关内容,处于静电平衡的导体上
电荷的分布情况有什么特点？
口头表述
主题3：
尖端放电
尖端放电在生活中的事例
还是比较多，让学生多联系实
际。
(1)为什么导体尖端附近的空气
容易发生电离?
(2)“尖端放电”是不是导体尖端
的电荷跑到空气中去了?
(3)联系实际生产、生活,有什么
地方利用和避免产生“尖端放电”?
口头表述
主题4：
静电屏蔽
如果实验探究做不了，可
以从理论上探究“为什么电荷
带在导体的外表面？”
静电屏蔽的实验比较容易
做，有条件的要做一下。
(1)进行如图甲、乙所示的实
验,金属球d与金属筒C外表面接触
后再接触不带电验电器A,发现了什
么现象?金属球与金属筒C内表面
接触后再接触不带电验电器A,又发
现了什么现象?
(2)静电屏蔽利用了导体的什么性
质?实现静电屏蔽是不是一定要用
实验和口
头表述。