静电的利用与防范教学设计
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。
《第九章 4 静电的防止与利用》学历案-高中物理人教版19必修第三册
《静电的防止与利用》学历案（第一课时）一、学习主题本课时的学习主题为“静电的防止与利用”。
通过对本课时的学习，学生将掌握静电的基本概念，了解静电产生的原因、危害及其在实际生活中的应用，并学会如何防止静电的危害和利用静电的益处。
二、学习目标1. 知识与理解：理解静电的基本概念，掌握静电产生的原因及静电场的性质。
2. 过程与方法：通过实验观察和讨论，学会分析静电现象，并能够解释日常生活中的静电问题。
3. 情感态度与价值观：培养学生对物理学的兴趣，增强学生科学探究的能力，以及科学利用和防止静电危害的意识。
三、评价任务1. 知识评价：通过课堂提问和课后作业，评价学生对静电基本概念和产生原因的理解程度。
2. 能力评价：通过实验操作和讨论分析，评价学生观察和解决问题的能力。
3. 情感态度评价：通过学生在课堂上的表现和参与度，评价学生对待科学探究的态度和价值观。
四、学习过程1. 导入新课：通过回顾之前学习的电学知识，引出静电的概念，并让学生举例说明日常生活中遇到的静电现象。
2. 新课讲解：通过PPT、实验演示等方式，讲解静电的基本概念、产生原因及静电场的性质。
重点讲解静电的危害和利用方式。
3. 实验探究：学生进行实验操作，观察静电现象，并尝试解释日常生活中的静电问题。
教师在此过程中进行指导，并鼓励学生自主探究。
4. 课堂讨论：学生分组进行讨论，分享自己的实验结果和观点，教师点评并总结。
5. 归纳总结：教师归纳总结本课时的学习内容，强调重点和难点。
五、检测与作业1. 课堂检测：进行小测验，检测学生对静电基本概念的理解程度。
2. 课后作业：布置相关题目，包括选择题、填空题和简答题，要求学生完成并提交。
3. 实验报告：要求学生撰写实验报告，记录实验过程和结果，并分析日常生活中的静电问题。
六、学后反思1. 学生反思：学生应反思自己在本次学习过程中的表现，包括知识掌握、能力提升和情感态度等方面。
2. 教师反思：教师应对本次教学过程进行反思，包括教学方法、教学组织、学生反应等方面，以便改进教学方法和提高教学效果。
静电的利用与防止教案
静电的利用与防止
教案
1、了解静电的利用和静电的防止;
2、知道静电的利用原理;
3、分析日赏生活史的静史现象，对有赛静史提出有效的防止措施.
-教学目标知识目标
能力目标
1.通过本节课的学习，培养学生对现象的分析能力.2. 拥有利用所学知识解决问题的能力. 3.让学生联系实际，关心社会，培养学生的社会责任感.
联系生活
出示有关静电的图片人们通常通过控制电极、利用各种物体特殊的光电性质来产生对我们有利的电荷加以运用，服务我们的生活．例如(1）静电除尘（教师讲解)(2）静电复印:(学生自学)(3）静电喷漆（学生自学)
请同学思考
能否举出你知道的静电利用示例？你觉得，在哪些方面我们也可以利用静电?
教学建议
由于本节内容是选学内容，教师在讲解时注意激发学生的积极性,培养学生的观察能力.生活中的静电现象比较常见,教师可以通过录像、图片等方法让学生更多的了解静电现象。引导学生利用所学对有害静电提出有效的防止措施;另外针对静电的`利用，重点讲解静电的利用原理．可以讲解静电复印机、或静电除尘.在教学中，注意培养学生的社会责任感，联系实际，关心社会，让学生意识到用所学回报社会是社会公民的义务，这也是我们教学的目标.
教学过程
1、静电的利用教师讲解:通过前面的学习，我们知道使物体带电的方法:摩擦起电、感应起电。我们也学习了电荷运动的一些规律，还研究了一种储存电荷的装置——电容器，人们通过各种装置来利用电荷，但是一些电荷还是会给人类带来麻烦，有时甚至造成危害
【教学重难点】
掌握静电平衡状态下的导体特点引导学生引导学生引导学生联系实际加强理解。
《静电的防止与利用》 教学设计
《静电的防止与利用》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解静电产生的原因和本质。
（2）学生能够列举生活中常见的静电现象，并解释其原理。
（3）学生能够掌握静电防止和利用的基本方法和原理。
2、过程与方法目标（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。
（2）通过小组讨论和交流，培养学生的合作学习能力和语言表达能力。
3、情感态度与价值观目标（1）学生能够认识到静电在生活和生产中的重要性，增强对物理知识的兴趣。
（2）学生能够养成关注生活中的物理现象，善于思考和探索的科学态度。
二、教学重难点1、教学重点（1）静电产生的原因和本质。
（2）静电防止和利用的方法和原理。
2、教学难点（1）理解静电平衡的概念和特点。
（2）分析静电在实际生活和生产中的应用案例。
三、教学方法1、讲授法：讲解静电的基本概念和原理。
2、实验法：通过演示实验，让学生直观地观察静电现象。
3、讨论法：组织学生进行小组讨论，共同探讨静电的防止和利用方法。
4、案例分析法：分析实际生活和生产中的静电应用案例，加深学生对知识的理解。
四、教学过程1、导入新课通过播放一段关于静电现象的视频，如冬天脱毛衣时的火花、触摸金属门把时的电击等，引起学生的兴趣，然后提问：“同学们，你们在生活中还遇到过哪些静电现象？这些现象是怎么产生的呢？”从而导入新课。
2、新课讲授（1）静电的产生①摩擦起电：通过实验演示，用丝绸摩擦玻璃棒，毛皮摩擦橡胶棒，让学生观察带电现象，讲解摩擦起电的原因是不同物质的原子核对电子的束缚能力不同，当两种物质摩擦时，电子会从束缚能力弱的物质转移到束缚能力强的物质上，从而使物体带电。
②接触起电：让学生观察两个不带电的金属球接触后再分开的实验，讲解接触起电的原理是电荷的转移。
③感应起电：演示一个带正电的物体靠近不带电的导体，导体两端出现等量异种电荷的实验，讲解感应起电的原理是电荷在电场力的作用下重新分布。
（2）静电的本质讲解静电的本质是电荷的积累，电荷分为正电荷和负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
静电的利用与防范教学设计
源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？知道了电场中的导体会发生静电感应现象，那为什么会产生静电感应现象呢？产生静电感应现象会导致怎样的结果，导体又有何特点呢？今天这节课就来学习这些问题。
（一）静电平衡状态下的导体问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0 的电场中，会有什么现象？问题：导体中所有自由电子都会定向移动吗？正负电荷在两侧积累会出现感应电场E‘，感应电场与原电场叠加，当E’= E0，即导体内部合场强E为0时，导体内电子不再自由移动。
一、静电平衡状态下导体的电场1、电场中的导体，内部自由电子不再定向移动的状态叫静电平衡状态。
问题：处于静电平衡状态的导体的电场具有什么特点？2、特点：（1）导体内部场强处处为零；（2）导体为等势体，表面是等势面；（3）导体表面场强垂直于表面；二、导体上电荷的分布思考：导体处在静电平衡时电荷的分布有何特点？演示：导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验”特点1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面。
演示：特点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，凹陷的地方几乎没有电荷分布。
（二）静电的应用与防范1、尖端放电视频演示：尖端放电问题：你观察到了什么现象？什么原因造成的？教师引导：导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。
原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。
在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。
问题：你能举出尖端放电的应用实例吗？视频演示：避雷针教师介绍避雷针工作原理:2、静电屏蔽问题：将验电器放在带正电的金属球的附近，验电器上的箔片会张开吗？使带电的金属球靠近验电器。
静电的防止与利用教学设计
静电的防止与利用教学目标1. 知道静电平衡原理，知道静电平衡时的导体电场分布。
2. 了解尖端放电，知道静电屏蔽的电场分布和静电屏蔽的应用。
3. 了解一些静电的应用原理，例如：静电吸附、静电喷漆、静电复印等。
教学重难点教学重点静电平衡和静电屏蔽的状态。
教学难点静电平衡和静电屏蔽时电场和导体上静电荷的分布情况。
教学准备验电器、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、感应起电机教学过程新课引入教师活动：展示雷电，避雷针的图片。
教师口述：我们知道雷电是一种静电现象，雷电有可能给人们的财产或重合安全带来一定的威胁。
但人们可以通过一些措施来规避雷电可能产生的危害。
当然静电的防止远不止给建筑物安装避雷针。
今天我们就来讨论静电的防护和应用。
讲授新课一、静电平衡教师活动：讲解静电平衡。
通过视频我看到，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷，这种现象叫静电感应。
感应电荷在导体中产生反方向的附加电场。
当附加电场和外电场大小相等时，导体内合场强为零，自由电荷的定向移动停止。
导体中无电荷定向移动的状态，就叫静电平衡状态。
教师活动：让学生根据视频和老师的讲解讨论分析静电平衡的特点。
学生讨论并回答：导体内部电场为零，没有电场线。
教师总结补充：静电平衡时导体内部没有电场，没有电场线，电荷都分布在导体表面，同时外电场的电场线与导体表面垂直。
教师讲解：场强方向跟该点的表面若不垂直,则沿该点的表面就有一场强分量，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。
通过大量实验事实证明静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。
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。
二、尖端放电1．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，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空气的电离。
2．尖端放电那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫作尖端放电。
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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。
《静电的利用与防范》教学设计
《静电的利用与防范》教学设计
教学目标
1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件；
2、理解静电屏蔽
重点难点
重点：静电现象的应用
难点：静电感应现象的解释
课时安排
一课时
教具
高压起电机、多媒体
教学过程
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。
3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。
这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。
二、阅读课本了解本节内容，并回答下列问题：
1、放电现象有哪些？
2、什么是火花放电？什么是接地放电？
3、尖端放电的原理是什么？
4、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？
5、静电有哪些应用？
6、哪些地方应该防止静电？
三、利用实验和录像教学：
高压起电机、电荷分布演示器、静电现象（包括静电复印、静电除尘、静电喷漆录象）
四、解决问题
1、火花放电和接地放电；
2、火花放电是指物体上积累了电荷，且放电时出现火花的放电现象；接地放电是指为了防止物体上过量积累电荷，而用导体与大地连接，把电荷接入大地进行时时放电的现象；
3、尖端放电的原理：物体表面带电密集的地方—尖端，电场强度大，会把空气分子“撕裂”，变为离子，从而导电；
4、可以应用到避雷针上；避雷针的发展史介绍富兰克林与国王的避雷针“尖端”与“圆端”之争；
5、静电除尘，静电复印，静电喷漆；
6、静电产生的火花能引起火灾，如油罐、纺织厂、危险制品等地方都必须避免静电；。
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源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？
知道了电场中的导体会发生静电感应现象，那为什么会产生静电感应现象呢？产生静电感应现象会导致怎样的结果，导体又有何特点呢？今天这节课就来学习这些问题。
（一）静电平衡状态下的导体
问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0 的电场中，会有什么现象？
问题：导体中所有自由电子都会定向移动吗？
正负电荷在两侧积累会出现感应电场E‘，感应电场与原电场叠加，当E’= E0，即导体内部合场强E为0时，导体内电子不再自由移动。
一、静电平衡状态下导体的电场
1、电场中的导体，内部自由电子不再定向移动的状态叫静电平衡状态。
问题：处于静电平衡状态的导体的电场具有什么特点？
2、特点：（1）导体内部场强处处为零；
（2）导体为等势体，表面是等势面；
（3）导体表面场强垂直于表面；
二、导体上电荷的分布
思考：导体处在静电平衡时电荷的分布有何特点？演示：导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验”
特点1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面。
演示：
特点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，凹陷的地方几乎没有
电荷分布。
（二）静电的应用与防范
1、尖端放电
视频演示：尖端放电
问题：你观察到了什么现象？什么原因造成的？教师引导：导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。
原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。
在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。
问题：你能举出尖端放电的应用实例吗？
视频演示：避雷针
教师介绍避雷针工作原理:
2、静电屏蔽
问题：将验电器放在带正电的金属球的附近，验电器上的箔片会张开吗？
使带电的金属球靠近验电器。
现象：验电器的箔片张开。
结论：因为验电器的金属杆处于金属球的电场中，由于静电感应，它的金属球将带负电，而它的另一端──箔片将带正电，因而两箔片相斥而张开。
问题：若用金属网罩将验电器罩住，验电器的箔片还会张开吗？
使带电的金属球靠近验电器，事先用金属网罩把验电器罩住。
现象：验电器的箔片不张开。
结论：因为金属网罩处于上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷将重新分布，最后达到静电平衡。
此时，网罩内部的电场强度为零，验电器上将不带电，因而箔片合拢。
外部电场对内部仪器没有影响。
若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。
要想内部电场对外部也没有影响，实现全屏蔽，则可将空腔导体接地，如右图所示。
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实现静电屏蔽不一定要用密封的金属宣传品，金属网也能起到屏蔽作用。
野外高压线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
1）视频演示：小孩在笼中
2）演示：静电屏蔽
3）用静电平衡现象的特征解释静电屏蔽。