《生活中的靜電現(xiàn)象》學案設計

1、?生活中的靜電現(xiàn)象?學案設計 一、學習目標1.了解放電現(xiàn)象 ,知道尖端放電的原理。2.通過了解雷電和避雷方法 ,認識人類社會在開展過程中如何適應自然 ,建立人類必須與自然相互依存、和諧開展的知識。3.了解人類應用靜電和防止靜電的事例。二、學習過程任務一：認識放電現(xiàn)象(1)觀察演示實驗：小結(jié)：導體鋒利部位的電荷特別密集 ,尖端附近的電場就特別強 ,會產(chǎn)生尖端放電。(2)請你閱讀課本第10頁和下例資料后答復以下問題：放電現(xiàn)象帶電物體失去電荷的現(xiàn)象叫做放電.常見的放電現(xiàn)象有以下幾種：1.接地放電地球是良好的導體 ,由于它特別大 ,所以能夠接受大量電荷而不明顯地改變地球的電勢 ,這就如同從海洋中抽水或

2、向海洋中放水 ,并不能明顯改變海平面的高度一樣。如果用導線將帶電導體與地球相連 ,電荷將從帶電體流向地球 ,直到導體帶電特別少 ,可以認為它不再帶電。(如果導體帶正電 ,實際上是自由電子從大地流向?qū)w ,這等效于正電荷從導體流向大地。)生產(chǎn)中和生活實際中往往要防止電荷的積累 ,這時接地是一項有效措施。2.火花放電當高壓帶電體與導體靠得很近時 ,強大的電場會使它們之間的空氣瞬間電離 ,電荷通過電離的空氣形成電流。由于電流特別大 ,產(chǎn)生大量的熱 ,使空氣發(fā)聲發(fā)光 ,產(chǎn)生電火花 ,這種放電現(xiàn)象叫火花放電。火花放電在生活中常會遇到。枯燥的冬天 ,身穿毛衣和化纖衣服 ,長時間走路之后 ,由于摩擦 ,身體

3、上會積累靜電荷。這時如果手指靠近金屬物品 ,你會感到手上有針刺般的疼痛感。這就是火花放電引起的。如果事先拿一把鑰匙 ,讓鑰匙的尖端靠近其他金屬體 ,就會防止疼痛。在光線較暗的地方試一試 ,在鑰匙尖端靠近金屬體的時候 ,不但會聽到響聲 ,還會看到火花.在一些工廠或?qū)嶒炇依?,存在大量易燃氣體 ,工作人員要穿一種特制的鞋 ,這種鞋的導電性能很好 ,能夠?qū)㈦姾蓪氪蟮?,防止電荷在人體上的積累 ,以免產(chǎn)生火花放電 ,引起火災。3.尖端放電通常情況下空氣是不導電的 ,但是如果電場特別強 ,空氣分子中的正負電荷受到方向相反的強電場力 ,有可能被“撕開 ,這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。由于電離后的空氣中有了可以

4、自由移動的電荷 ,空氣就可以導電了。空氣電離后產(chǎn)生的負電荷就是電子 ,失去電子的原子帶正電 ,叫做正離子。由于同種電荷相互排斥 ,導體上的靜電荷總是分布在外表上 ,而且一般說來分布是不均勻的 ,導體尖端的電荷特別密集 ,所以尖端附近空氣中的電場特別強 ,使得空氣中殘存的少量離子加速運動。這些高速運動的離子撞擊空氣分子 ,使更多的分子電離。這時空氣成為導體 ,于是產(chǎn)生了尖端放電現(xiàn)象。尖端放電在技術(shù)上有重要意義。高壓輸電導線和高壓設備的金屬元件 ,外表要很光滑 ,為的是防止因尖端放電而損失電能或造成事故。問題1：放電現(xiàn)象有哪些?問題2：什么是火花放電?什么是接地放電?問題3：尖端放電的原理是什么?

5、尖端放電的原理有何應用?任務二：認識雷電(1)閱讀以下資料：雷電1.產(chǎn)生：雷電是發(fā)生在大氣層中大氣或云塊在氣流作用下產(chǎn)生異性電荷的積累使某處空氣被擊穿 ,電荷中和產(chǎn)生強烈的聲、光、電并發(fā)的一種物理現(xiàn)象 ,通常是指帶電的云層對大地之間 ,云層與云層之間 ,云層內(nèi)部的放電現(xiàn)象。這個放電的過程會產(chǎn)生強烈的閃電和巨大的聲響 ,即人們常說的“電閃雷鳴。2.原因：雷電是一種常見的大氣放電現(xiàn)象。雷電一般產(chǎn)生于對流開展旺盛的積雨云中 ,因此常伴有強烈的陣風和暴雨 ,有時還伴有冰雹和龍卷風。在夏天的午后或黃昏 ,地面的熱空氣攜帶大量的水汽不斷地上升到高空 ,形成大范圍的積雨云 ,積雨云頂部一般較高 ,積雨云的不

6、同部位聚集著大量的正電荷或負電荷 ,可達20公里 ,云的上部常有冰晶。冰晶的凇附 ,水滴的破碎以及空氣對流等過程 ,使云中產(chǎn)生電荷 ,云中電荷的分布較復雜 ,但總體而言 ,云的上部以正電荷為主 ,下部以負電荷為主從而形成雷雨云。而地面因受到近地面雷雨云的靜電感應 ,也會帶上與云底相反符號的電荷 ,兩者相當于一個巨大的電容器。一般情況下 ,我們把地面看成零電勢面 ,積雨云與地面的高度差比擬大 ,根據(jù)U=Ed ,積雨云與地面間的電場強度與距離都很大 ,所以它們間的電勢差很大 ,即電壓很大。閃電的電壓很高 ,約為1億至10億伏特。閃電的平均電流是 3 萬安培 ,最大電流可達30萬安培。一個中等強度雷

7、暴的功率可達一千萬瓦 ,相當于一座小型核電站的輸出功率.當云層里的電荷越積越多 ,使電場強度到達一定強度時 ,就會把空氣擊穿 ,翻開一條狹窄的通道強行放電。當云層放電時 , 由于云中的電流很強 , 通道上的空氣瞬間被燒得灼熱 , 溫度高達 6000-20190 , 所以發(fā)出耀眼的強光 ,這就是閃電。而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹 ,同時也會使水滴汽化膨脹 ,從而產(chǎn)生沖擊波 ,這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。3.危害：自然界每年都有幾百萬次閃電。雷電災害是“聯(lián)合國國際減災十年公布的最嚴重的十種自然災害之一。最新統(tǒng)計資料說明 ,雷電造成的損失已經(jīng)上升到自然災害的第三位。全球每年因雷擊造成人員傷亡

8、,財產(chǎn)損失不計其數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,我國每年因雷擊以及雷擊負效應造成的人員傷亡達30004000 人 ,財產(chǎn)損失在 50 億元到100 億元人民幣。雷電災害所涉及的范圍幾乎遍布各行各業(yè)。現(xiàn)代電子技術(shù)的高速開展 ,帶來的負效應之一就是其抗雷擊浪涌能力的降低.以大規(guī)模集成電路為核心組件的測量 ,監(jiān)控 ,保護 ,通信 ,計算機網(wǎng)絡等先進電子設備廣泛運用于電力 ,航空 ,國防 ,通信 ,廣電 ,金融 ,交通 ,石化 ,醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個領域 ,以大型 CMOS 集成元件組成的這些電子設備普遍存在著對暫態(tài)過電壓 ,過電流耐受能力較弱的缺點 ,暫態(tài)過電壓不僅會造成電子設備產(chǎn)生誤操作 ,也會造成更大

9、的直接經(jīng)濟損失和廣泛的社會影響。4.防雷：預防雷電總的原那么：一是人體的位置盡量降低 ,以減少直接雷擊的危險;二是人體與地面的接觸局部如雙腳要盡量靠近 ,與地面接觸越小愈好 ,以減少“跨步電壓。(1)在野外 ,應立即尋找蔽護所。以裝有避雷針的 ,鋼架的或鋼盤混凝土建筑物 ,作為避雷場所 ,具有完整金屬車廂的車輛也可以利用。(2)沒有掩蔽所時 ,要遠離高壓輸電線。高壓輸電線均為裸線且電壓均在萬伏以上 ,如果離高壓線的距離小于 18 米時 ,容易造成極嚴重的觸電事故。(3)千萬不要靠近空曠地帶或山頂上的孤樹 ,這里最易受到雷擊;高樹林子的邊緣 ,電線 ,旗桿的周圍和干草堆 ,帳篷等無避雷設備的高大

10、物體附近 ,鐵軌 ,長金屬欄桿和其他龐大的金屬物體近旁 ,山頂 ,制高點等場所也不能停留。這些地方最容易遭遇雷電襲擊。(4)雷電期間 ,如正在駕車 ,應留在車內(nèi)。車殼是金屬的 ,因屏蔽作用 ,就算閃電擊中汽車 ,也不會傷人。因此 ,車廂是躲避雷擊的理想地方。但是雷電期間最好不要騎馬 ,騎自行車 ,騎摩托車和開敞篷拖拉機;不要攜帶金屬物體在露天行走 ,不要使用 ;不要靠近避雷設備的任何局部;盡量不要使用設有外接天線的收音機和電視機 ,不要接打 。(5)如果你在江 ,河 ,湖泊或游泳池中游泳時 ,遇上雷雨那么要趕快上岸離開。因為水面易遭雷擊 ,況且在水中假設受到雷擊傷害 ,還增加溺水的危險。另外

11、,盡可能不要呆在沒有避雷設備的船只上 ,特別是高桅桿的木帆船。(6)如果在空曠的野外無處躲避 ,應該盡量尋找低凹地(如土坑)藏身 ,或者采用盡量降低重心和減少人體與地面的接觸面積 ,立即下蹲 ,雙腳并攏 ,手放膝上 ,身向前屈 ,千萬不要躺在地上 ,壕溝或土坑里 ,如能披上雨衣 ,防雷效果就更好.在野外的人群 ,無論是運動的 ,還是靜止的 ,都應拉開幾米的距離 ,不要擠在一起 ,也可躲在較大的山洞里。(7)注意當你感到皮膚刺痛或頭發(fā)豎起 ,是雷電將至的先兆 ,要立即倒在地上。受到雷擊的人可能被燒傷或嚴重休克 ,但身上并不帶電 ,可以平安地加以處理。(8)如有強雷鳴閃電時你正巧在家里 ,建議無特

12、殊需要 ,不要冒險外出。但也應注意以下幾點： 不宜在建筑物朝天平面(天面)上活動。因為當朝天平面發(fā)生直接雷擊時 ,強大的雷電流可導致人員傷亡。 不宜使用淋浴器。因為水管與防雷接地相連 ,雷電流可通過水流傳導而致人傷亡。緊閉門窗 ,防止側(cè)擊雷和球雷侵入。5.利用：雷電中所蘊涵的能量很多 ,全世界一天的雷電放電的能量可以足夠人類用一年。如果能好好的將雷電利用起來 ,將使人類對與其他能源的依賴大大減少.但是以現(xiàn)在的技術(shù)條件來說 ,人類對于雷電的應用仍處于設想階段。雷電是一種無污染的能源 ,它一次放電能達1至10億焦耳。中國成語中就有“雷霆萬鈞之力一詞(霆：劈雷 ,鈞：古代的重量單位 ,合當時 30

13、斤)。利用這種巨大的沖擊力 ,可以夯實松軟的基地 ,從而為建筑工程節(jié)省大量的能源。根據(jù)高頻感應加熱原理 ,利用雷電產(chǎn)生的高溫 ,可使巖石內(nèi)的水分膨脹 ,到達破碎巖石 ,開采礦石之目的。雷電能治?。好繄隼子赀^后 ,空氣中的氣體分子在雷電場的作用下 ,會別離出帶負電的負氧離子。研究人員測試說明 ,雷雨過后 ,每立方厘米空氣中的負氧離子可達1萬余個 ,而晴天里的鬧市區(qū) ,負氧離子僅幾十個。實驗說明：被稱作“空氣的維生素的負氧離子 ,對人體健康很有利。醫(yī)療專家模擬雷雨的神奇作用 ,將負氧離子引入病房 ,結(jié)果發(fā)現(xiàn) ,當室內(nèi)空氣中的負氧離子與正離子的比例調(diào)控在 9 比1之時 ,對氣喘 ,燒傷 ,潰瘍以及其

14、他外傷的治療有促進作用 ,可使居室內(nèi)細菌 ,病毒減少;同時 ,對過敏性鼻炎 ,神經(jīng)性皮炎 ,關(guān)節(jié)疼痛等病癥均有一定的療效。釣魚的朋友有一條漁諺云：“寧釣雷雨后 ,不釣雷雨前。也是基于這個道理。此外 ,雷鳴電閃時 ,強烈的光化學作用 ,還會促使空氣中的一局部氧氣發(fā)生反響 ,生成具有漂白和殺菌作用的臭氧。伴隨著雷電的上升氣流 ,可將停滯于對流層下面的污染大氣攜帶到10公里以上的平流層底部。它可以制造氮肥：發(fā)生雷電時 ,大氣中的閃電通道可達幾千米長 ,溫度極高 ,有大量的氮和氧化合成二氧化氮。生成的二氧化氮溶解于雨水中 ,變成濃度不高的硝酸 ,落入土壤中 ,又和其他物質(zhì)化合變成硝石。是大自然對人類無

15、償?shù)亩髻n。雷電可預示天氣：農(nóng)諺云： “東閃日頭西閃雨因中國地處西風帶內(nèi) ,云雨大多從西邊移動過來影響本地。其他還有“南閃火門開 ,北閃有雨來等。雷電找礦：雷電愛打擊容易導電的物體 ,利用這一特點 ,為地質(zhì)勘探人員尋找金屬礦床提供了線索。閱讀后結(jié)合教材第10頁和第11頁 ,請你談談防雷的一些具體方法。(2)閱讀教材第12頁的STS后答復：問題1：雷電屬于哪一種放電現(xiàn)象?問題2：如何防止高大建筑物遭到雷擊?問題3：避雷針的開展歷史是怎樣的?任務三：認識靜電的防止和應用請你閱讀以下資料：靜電的防止和應用防止：在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產(chǎn)生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能 ,但可以采取一些措

16、施控制靜電使其不產(chǎn)生危害。如生活中的一些具體做法：1.室內(nèi)要保持一定的濕度 ,室內(nèi)要勤拖地、勤灑水 ,或用加濕器加濕;要勤洗澡、勤換衣服 ,以消除人體外表積聚的靜電荷。2.發(fā)現(xiàn)頭發(fā)無法梳理時 ,將梳子浸入水中片刻 ,等靜電消除之后 ,便可以將頭發(fā)梳理服帖了。脫衣服之后 ,用手輕輕摸一下墻壁 ,摸門把手或水龍頭之前也要用手摸一下墻 ,將體內(nèi)靜電“放出去 ,這樣靜電就不會傷你了。對于老年人 ,應選擇柔軟、光滑的棉紡織或絲織內(nèi)衣、內(nèi)褲 ,盡量不穿化纖類衣物 ,以使靜電的危害減少到最低限度。3.出門前去洗個手 ,或者先把手放墻上抹一下去除靜電 ,還有盡量不穿化纖的衣服。4.為防止靜電擊打 ,可用小金屬

17、器件(如鑰匙)、棉抹布等先碰觸大門、門把、水龍頭、椅背、床欄等消除靜電 ,再用手觸及。5.穿全棉的內(nèi)衣。6.準備下車的時候 ,用右手握住檔 ,然后用手指碰著下面鐵的部位 ,然后開車門 ,把左手放在車門有鐵的位置 ,但是左手別松 ,然后把右手放掉 ,下車 ,這時候你再用右手抓著門就不會被電到了接下去 ,用力一關(guān)。應用：目前靜電已經(jīng)有多種應用 ,如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復印等。以煤作燃料的工廠、電站 ,每天排出的煙氣帶走大量的煤粉 ,不僅浪費燃料 ,而且嚴重地污染環(huán)境.利用靜電除塵可以消除煙氣中的煤粉.除塵器由金屬管A和懸在管中的金屬絲B組成 ,A接到高壓電源的正極 ,B接到高壓電源的

18、負極 ,它們之間有很強的電場 ,而且距B越近 ,場強越大.B附近的空氣分子被強電場電離 ,成為電子和正離子.正離子被吸到B上 ,得到電子 ,又成為分子.電子在向著正極A運動的過程中 ,遇到煙氣中的煤粉 ,使煤粉帶負電 ,吸附到正極A上 ,最后在重力的作用下落入下面的漏斗中.靜電除塵用于粉塵較多的各種場所 ,除去有害的微粒 ,或者回收物資 ,如回收水泥粉塵。設法使油漆微粒帶電 ,油漆微粒在電場力的作用下向著作為電極的工件運動 ,并沉積在工件的外表 ,完成噴漆的工作。這就是靜電噴涂.使絨毛帶電 ,可以使絨毛植在涂有粘著劑的紡織物上 ,形成像刺繡似的紡織品.這就是靜電植絨。靜電復印可以迅速、方便地把

19、圖書、資料、文件復印下來.靜電復印機的中心部件是一個可以旋轉(zhuǎn)的接地的鋁質(zhì)圓柱體 ,外表鍍一層半導體硒 ,叫做硒鼓.半導體硒有特殊的光電性質(zhì)：沒有光照射時是很好的絕緣體 ,能保持電荷;受到光的照射立即變成導體 ,將所帶的電荷導走。復印每一頁材料都要經(jīng)過充電、曝光、顯影、轉(zhuǎn)印等幾個步驟.這幾個步驟是在硒鼓轉(zhuǎn)動一周的過程中依次完成的.充電：由電源使硒鼓外表帶正電荷。曝光：利用光學系統(tǒng)將原稿上的字跡的像成在硒鼓上。硒鼓上字跡的像 ,是沒有光照射的地方 ,保持著正電荷.其他地方受到了光線的照射 ,正電荷被導走.這樣 ,在硒鼓上留下了字跡的“靜電潛像.這個像我們看不到 ,所以稱為潛像.顯影：帶負電的墨粉被帶正電的“靜電潛像吸引 ,并吸附在“靜電潛像上 ,顯出墨粉組成的字跡.轉(zhuǎn)?。簬д姷霓D(zhuǎn)印電極使輸紙機構(gòu)送來的白紙帶正電。帶正電的白紙與硒鼓外表墨粉組成的字跡接觸 ,將帶負電的墨粉吸到白紙上。此后 ,吸附了墨粉的紙送入定影區(qū) ,墨粉在高溫下熔化 ,浸入紙中 ,形成牢固的字跡.硒鼓那么經(jīng)過去除外表殘留的墨粉和電荷 ,準備復印下一頁材料。問題1：靜電有哪些應用?問題2：哪些地方應該防止