2019-2020年高中物理选修3-1：1-7 静电感应现象 教案
选修3-1-1.7静电现象的应用教案(讲义)有答案
1.7《静电现象的应用》一、【学习与讨论】学点一 ：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．学点二 ：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.二、【探索与分析】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×9×109 C/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”. 三、静电平衡下的导体【例1】 如图所示，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 BC．|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．四、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．自学检测：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．如图所示，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.典型例题：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＝0B．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＝0D．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．方法总结带电球壳的特点是：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．方法总结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.课堂检测：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，现沿球直径的延长线放置一点电荷，如图所示．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．如图所示，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 BD．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( )A．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( )A．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．如图所示，A 、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？答案 有a →d 的电流9．如图所示，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 m 2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 ＝＋1.0×10－17 C ，质量为m ＝2.0×10－15 kg ，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：(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 ＝12at 2＝12F m t 2＝qUt 22mL 得t ＝ 2m qUL ＝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 ＝12mv 2·NS (L －h )＝qU Lh ·NS (L －h )．当h ＝L 2时，E k 达最大．又据h ＝12a 21t 则t 1＝ 2h a ＝ m qUL ＝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＝ m qUL ＝0.014 s。
人教版物理【选修3-1】优秀教案：1.7《静电现象的应用》
第七节静电现象的应用教学设计第七节静电现象的应用一、教材分析1、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。
2、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，最后通过两道例题巩固加深理解。
二、教学目标：1、掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。
2、通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。
3、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，知道处于静电平衡的导体的特征。
三、重点和难点：重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。
四、学情分析《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。
五教学方法：教师的引导，学生的讨论、评议；再加动画演示和实验演示加深体会。
六、课前准备1．学生的学习准备：预习初步把握静电感应现象和静电平衡状态下导体场强的特点2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会怎样移动？（二）情景导入、展示目标。
把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？（三）合作探究、精讲点拨：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。
人教版高中物理选修3-1第一章《静电现象的应用》教学设计
人教版高中物理选修3-1第一章《静电现象的应用》教学设计教学设计7静电现象的应用本节分析本节是对静电感应的深入研究和具体应用．本节是这一章的难点，内容比较抽象，在生产生活中的涉及面广，但不是研究的重点．应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点，尖端放电现象，静电屏蔽现象是本节的难点．学好本节的关键是做好静电实验，但静电实验的成功率低，一旦实验失败，将影响到学生的理解．本节也准备了实验的实录，播放录像同样具有说服力，但需要引导学生分析失败的原因．学情分析学生在研究本节之前已接触过静电平衡，静电平衡是一个很快的过程，学生可能观察不到明显的现象，所以理论讲解显得尤为重要．更重要的是通过演示，让学生见识这种现象，明白其中的奥妙．本节不是高考内容，但是与生活息息相关．为了更好地提高学生应用能力，建议让学生积极参与实验．教学目标知识与技能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电场强度处处为零．3)知道静电屏蔽及其应用．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．情感、态度与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，以及严谨认真的研究态度．教学重难点重点：静电现象的使用．难点：静电感到现象的解释．教学方法推理归纳法、问题解决法、实验法．教学准备验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干等．教学设计（设计者：XXX）教学过程设计首要教学过程教学设计问题引入】1.什么是静电感到现象？静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象.2.静电感到现象的实质是什么？一、引入新课导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生静电感应的原因.3.如图所示，在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？积极思考，主动尝试探究.教师活动学生活动三种情况均带负电1.金属导体的特征学生根据问题设由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子构成.2.静电感应现象2、新课教学一)静电平XXX状态下导的电场强度有影响吗？体的电场使空间电场重新分布.问题2：是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？问题1：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点计，自力推导.源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动，导体内部电子达到稳定后不再移动.问题3：金属导体内部有电场吗？开始的时候有电场存在，使电荷定向移动，达到稳定后内部不再有电场，这种状态叫静电平衡态.学生充分举行讨论，参考解决上面问题的方法得出结论.采取报告法给学生讲明白.3.静电平衡状态：导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态.4.静电平衡状态下导体的特点1)内部电场强度处处为零(不为零则自由电子将继续移动直至合电场强度为零)2)导体中没有自由电荷定向移动3)净电荷分布在导体表面实验证明：XXX圆筒实验.4)导体表面附近电场线与表面垂直实际证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能漫衍在表面.反证法：若内部有自由电荷，则内部电场强度不为，导体就不是处于静电平衡状态.设计企图：经由过程这一个活动，让学生晓得静电平衡的原理．)提出问题】二)导体上的电荷分布不管导体从前是否带有电荷，当导体处在静电平衡时，它都有什么特征？1.处于静电平衡状态的导体，内部无电荷，电荷只分布在培养学生的观察能力.外部.2.处于静电平衡状态的导体，表面电荷的分布规律为越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷.演示实验】如图，把导体安放在绝缘支架上，并使导体带电．然后用带绝缘柄的验电球P接触它的A点，再与验电器接触。
新课标人教版物理选修3-1 1.7 静电现象的应用 导学案
17 静电现象的应用课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道静电平衡现象，理解静电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．【自主预习】1．静电平衡状态：．2．静电平衡的特点：（1）；（2）．3．导体上电荷分布的特点：．4．尖端放电：；静电屏蔽：．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．静电平衡状态下导体的电场2．导体上电荷的分布3．尖端放电4．静电屏蔽【典例剖析】【例1】如图所示，长为L的金属杆原来不带电，在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷．问：(1)金属杆中点处的场强为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P处产生的场强．【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变【达标检测】1．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，电荷只分布在导体的外表面上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2．在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是( )A．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套3．如图所示，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0的是( )A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量4．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场方向由c指向b5．电工穿的高压作业服是用铜丝纺织的，下列说法正确的是( )A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
人教版选修3-1物理1.7《静电现象的应用》教学设计
静电现象的应用【教学设计】教学过程一、实验引入，复习提问1、思考与讨论：通过实验引入，并让学生讨论回答：（1）什么是静电感应现象？（2）静电感应的实质是什么？（3）是什么力使导体中的正负电荷分开，电荷重新分布稳定后，导体表面和内部有电荷移动吗？问题：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，结果如何呢？讨论线索：1、金属导体为什么容易导电？2、自由电子如何移动？3、自由电子会在什么地方聚积？4、电子的聚积会出现怎样的结果？5、 最终会出现怎样的现象？（利用线索引导学生分析，介绍金属导体内部结构特点以及分析金属导体在放在电场中的现象．） 总结：若是金属导体，自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质． 二、新课内容： （一）静电平衡状态动画演示：静电平衡状态将不带电的导体置于电场中时，导体内自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。
重新分布的感应电荷在导体内产生一个与外电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，该电场与外电场叠加，使导体内部的电场减弱，只要内部场强不为零，导体两面的正负电荷便继续增加，导体的内部电场就会继续削弱，直至导体电 原内部的合场强都等于零的时候为止，这时导体内自由电子不再发生定向移动。
总结：①导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。
②特征：导体内部场强处处为零。
在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的其他特点：导体表面附近任何一点的电场线与这点的表面垂直；处于静电平衡状态的整个导体是个等势体。
（二）、导体上电荷分布探究——法拉第“圆筒实验”播放法拉第圆筒实验的实验视频。
由实验视频可以得出结论：特点1：达到静电平衡时，导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
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。
（三）、尖端放电1、尖端放电导体尖端的电荷密度大，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。
高中物理选修3-1精品教案1.7 静电现象的应用教案
1．7静电现象的应用【教学三维目标】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【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、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干【教学过程】(一)复习提问1、什么是静电感应现象？2、静电感应现象的实质是什么？3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？(二)新课教学一、电场中的导体1、 金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成2、 静电感应现象问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？答：使空间电场重新分布源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动静电平衡状态：导体（包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态4、静电平衡状态下导体的特点：⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）⑵导体中没有自由电荷定向移动⑶净电荷分布在导体表面实验证明：法拉第圆筒实验⑷导体表面附近电场线与表面垂直理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态5上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线二、静电屏蔽1、 空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场2、 静电屏蔽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，但内对外有影响实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小若将球壳接地，则内外各不影响3、 应用电学仪器和电子设备外面套有金属罩通信电缆版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)巩固练习例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A 、B 、C三点的场强： A ．E A ≠0 ，E B =0 ，E C =0 B ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C =0 C ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C ≠0D ．E A =0 ，E B ≠0 ，E C =0例2：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 ．以上说法都不正确例3：长为L 的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的正电荷放在距棒左端R 处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强的大小 ，方向 。
【高中物理】高中物理教案选修3-1 1.7静电现象的应用
教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主备人：陈卫东学科长审查签名：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0B.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.以上说法均不正确例2长为l的金属棒原来不带电，现将一带电量为q的正电荷放在距棒左端R处，将一带电量为q的负点电荷放在距棒右端R处：如图所示，当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点O处产生的电场强度的大小为___________方向.【变式】如图所示，长为10 cm的导体棒原来不带电，现将一带电量为Q=8×10－10 C的点电荷放在距棒左端5 cm处的P点，达静电平衡后棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于，方向.设计意图：巩固导体内场强为零（六）目标检测1. 金箔验电器原来带有正电荷，现将某带电体靠近验电器时，金箔张开的角度增大.说明该带电体带有___________.2.导体处于静电平衡状态的特点：(1)导体内部的场强 .(2)导体内部没有净电荷，电荷只分布在 .3.在静电屏蔽现象中，金属壳(或网罩)可以使壳内区域.如果把金属壳(或罩)接地，还可以使壳内的带电体对外界不发生影响设计意图：检测目标完成情况A组题1、静电平衡状态：静电感应中，当感应电荷产生的附加电场E′大小外电场E时，导体内部合场强E＝，导体内部没有电荷的状态.2、将一个绝缘金属球移近一个因带正电而金属箔张开的验电器，下述金属球肯定带负电荷的情况是（）A.金属球跟验电器上端的金属球碰一下，验电器金属箔张角变得比原来更大B.金属球移近时，验电器张角渐渐增大C.金属球渐渐移近的过程中，验电器金属箔的张角先变小至闭合，然后张开D.金属球移近时，验电器张角明显地变小设计意图：对学生进行基础知识练习B组题1. 将一不带电的金属导体置于不断变化的电场中，则（）A.导体中将不断存在电流B.导体将发热C.导体不可能处于静电平衡D.导体内部的场强将时刻为零2.如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体，A、B分别是球壳内、外的两点，C是金属内部一点，其电场分布是（）A.E A≠0，E B=0，E C=0B.E A≠0，E B≠0,E C=0C.E A≠0,E B≠0，E C≠0D.E A=0,E B≠0，E C=03.如图所示的装置中，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，原来都不带电，中间用导线连接，现用一个带正电的小球C靠近B球，用手摸一下B球，然后撤去导线，再拿走小球C，那么（）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.以上三种说法都不对4.图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电量为Q ，到球心的距离为ｒ.该点电荷的电场在球心的场强等于（ ）Ａ.22R Q k r Qk - Ｂ.22R Qk r Q k +Ｃ.0 D.2r Qk设计意图：提高学生对基础知识的学习C 组题1. 如图所示，将悬在细线上的带正电的小球A 放在不带电的金属空心球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，于是（ ） 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2.如图，两个相同的空心金属球M 和N ，M 带－Q 电荷，N 不带电，旁边各放一个不带电的金属球P 和R （M 、N 相距很远，互不影响），当将带正电Q 的小球分别放入M 和N 的空腔时（ ）A.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 上无D.P 上无，而R 上有设计意图：提高部分学生的的能力教学反思：学生对这一节内容感容易，概念较多，在方向上多做强调。
2019-2020年高中物理《静电现象的应用》教案5 新人教版选修3-1
2019-2020年高中物理《静电现象的应用》教案5 新人教版选修3-1【本讲教育信息】一. 教学内容：第七节静电现象的应用二. 教学重点、难点了解静电平衡状态、静电感应现象；理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点；了解静电屏蔽现象及其应用。
着重理解静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等。
三. 要点解析1. 静电感应现象及静电平衡（1）现象解释：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方向相反的电场力作用，除了做无规则热运动，自由电子还要向电场玩的反方向作定向移动，图1—4一l（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷图l一4—1（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。
（2）导体静电平衡条件：E内=0由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，在导体内部形成与场强E0向的场强E'，在导体内任一点的场强可表示为E内=E0+E′。
因附加电场E′与外电场E0方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷继续增加，附加电场E′增强，合场强E内将逐渐减小。
当E内=0时，自由电子的定向运动也停止了。
如图1—4—1（c）。
说明：①导体静电平衡后内部场强处处为零，是指电场强度E0，与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零。
②金属导体建立静电平衡状态的时间是短暂的。
③静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，附近电场强度越大。
（3）导体静电平衡时，有如下特点：①导体内部处处场强为零。
假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0+ E′=0 （E′与E0大小相等，方向相反）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？
是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？
答：使空间电场重新分布源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动
静电平衡状态：导体（包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态
4、静电平衡状态下导体的特点：
1、应用
电学仪器和电子设备外面套有金属罩
通信电缆版面包一层铅皮
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)巩固练习
例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强：
A．EA≠0，EB=0，EC=0
B．EA≠0，EB≠导体周围电场分布：
上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线
二、静电屏蔽
1、空腔导体的特点：
净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场
2、静电屏蔽
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
实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小
若将球壳接地，则内外各不影响
D．EA=0，EB≠0，EC=0
例2：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
例3：长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小，方向。
课时
安排
1课时
教学过程与教学内容
教学方法、教学手段与学法、学情
(一)复习提问
1、什么是静电感应现象？
2、静电感应现象的实质是什么？
3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？
若将导体接地则情况如何？左端接地呢？
(二)新课教学
一、电场中的导体
1、金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成
2019-2020年高中物理选修3-1：1-7静电感应现象教案
课题
1. 7静电现象的应用
课型
新课教学
教学
目标
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
重点
难点
重点：静电平衡状态
难点：电场中导体的特点
教具
准备
验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干
(四)小结
1、静电平衡状态下导体有什么特点？
2、静电屏蔽有哪几种情况？有哪些应用？
【布置作业】
板
书
1. 7静电现象的应用
一、电场中的导体
1、金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成
2、静电感应现象
静电平衡状态：导体（包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态
3、静电平衡状态下导体的特点：
⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）
⑵导体中没有自由电荷定向移动
⑶净电荷分布在导体表面
⑷导体表面附近电场线与表面垂直
二、静电屏蔽
1、空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场
2、静电屏蔽
⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）
⑵导体中没有自由电荷定向移动
⑶净电荷分布在导体表面
实验证明：法拉第圆筒实验
⑷导体表面附近电场线与表面垂直
理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面
反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态