高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 微課

第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道什么是靜電平衡狀態(tài)，什么是尖端放電和靜電屏蔽。2、理解處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)。3、通過(guò)分析研究問(wèn)題培養(yǎng)科學(xué)探究的素質(zhì)。4、體會(huì)物理知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)：體會(huì)教材中的實(shí)驗(yàn)課前自學(xué)【基礎(chǔ)知識(shí)自學(xué)】復(fù)習(xí)導(dǎo)體中的自由電荷是，靜電感應(yīng)的實(shí)質(zhì)是在電場(chǎng)的作用下電子發(fā)生的過(guò)程。如圖1所示，將呈電中性狀態(tài)的金屬導(dǎo)體放入場(chǎng)強(qiáng)為E0的靜電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)自由電子便受到與場(chǎng)強(qiáng)E0方向的電場(chǎng)力作用，自由電子要向電場(chǎng)的反方向作定向移動(dòng)，（a）所示，并在導(dǎo)體的一個(gè)側(cè)面集結(jié)，使AB端出現(xiàn)電荷，而CD端剩余等量的正電荷圖（b）所示。在電場(chǎng)中的導(dǎo)體沿著電場(chǎng)強(qiáng)度方向兩個(gè)端面出現(xiàn)等量異種電荷，這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。產(chǎn)生的電荷為感應(yīng)電荷。靜電平衡如圖1，電場(chǎng)E0方向?yàn)?，感?yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)E′，我們稱為感應(yīng)電場(chǎng)。電場(chǎng)E′與E0方向，兩個(gè)電場(chǎng)疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)，只要電子做定向移動(dòng)，導(dǎo)體兩端的電荷就，電場(chǎng)E′也要隨之，導(dǎo)體內(nèi)部的合電場(chǎng)就要繼續(xù)，直到導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)。導(dǎo)體就達(dá)到了。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)1.處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處。2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的垂直。3.處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)，，它的表面是個(gè)。4.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電荷，電荷只分布在。5.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面電荷的分布規(guī)律為越尖銳的位置，電荷的密度，凹陷的位置。四、尖端放電1.空氣電離導(dǎo)體簡(jiǎn)短的電荷密度，附近的電場(chǎng)，空氣中殘留的在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生，把空氣中的氣體分子撞散，也就是使分子中的，這種現(xiàn)象叫空氣的電離。2.尖端放電尖端附近空氣被電離后，中性的分子變成帶負(fù)電的和失去電子而帶正電的。這些粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，撞擊空氣中的，使它們進(jìn)一步，產(chǎn)生更多的。那些與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)的粒子，由于被而奔向尖端，與尖端上的電荷，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。3.應(yīng)用：是利用尖端放電避免的一種設(shè)施，它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的，安裝在建筑物的，用與埋在地下的連接，保持與大地的良好接觸。4.避免尖端放電會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備上，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)盡量。夜間高壓線周圍有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一層，俗稱，這是一種微弱的尖端放電。圖2五、靜電屏蔽圖21.定義如圖2所示帶正電物體靠近一個(gè)導(dǎo)體球殼，使球殼的內(nèi)表面帶電，外表面帶電，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的場(chǎng)強(qiáng)處處為，也就是說(shuō)無(wú)論導(dǎo)體的外部電場(chǎng)是什么樣的，導(dǎo)體內(nèi)部都不會(huì)有電場(chǎng)。導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把遮住，使其不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽。2.靜電屏蔽實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證教材P27的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)什么方法來(lái)驗(yàn)證處于靜電平衡狀態(tài)的金屬網(wǎng)罩內(nèi)部電場(chǎng)是否存在？3.靜電屏蔽的應(yīng)用①電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場(chǎng)的干擾。②電力工人高壓帶電作業(yè)，防護(hù)服是用金屬絲線做成的，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用?！净疽?guī)律自學(xué)】靜電平衡下導(dǎo)體的特點(diǎn)【自學(xué)質(zhì)疑感悟】把不理解的知識(shí)點(diǎn)寫在下面：課上助學(xué)【自學(xué)學(xué)情反饋】小組合作檢查學(xué)案完成情況?！灸芰μ嵘鷮W(xué)】靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)靜電平衡時(shí)存在三個(gè)電場(chǎng)：外電場(chǎng)E0、感應(yīng)電場(chǎng)E′、合電場(chǎng)E。三者關(guān)系：導(dǎo)體內(nèi)部E0與E′大小，方向。合電場(chǎng)E=0圖3練習(xí)長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖3所示，求當(dāng)達(dá)到靜電平衡后棒上感應(yīng)的電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小圖32.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，為什么其外表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直？3.實(shí)驗(yàn)研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷；閱讀教材，敘述實(shí)驗(yàn)過(guò)程；導(dǎo)體內(nèi)部和外部帶電情況通過(guò)什么來(lái)判斷？4.解釋說(shuō)明尖銳部分電荷分布二、靜電屏蔽的兩種情況1.金屬殼內(nèi)部不受外部影響實(shí)驗(yàn)1如圖4：①（a）圖，使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器，由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器的箔片張開，這表示驗(yàn)電器受到了外電場(chǎng)的影響。②（b）圖，如果事先用金屬網(wǎng)罩把驗(yàn)電器罩住，驗(yàn)電器的箔片就不張開，即使把驗(yàn)電器和金屬網(wǎng)罩連接起來(lái)，箔片也不張開。這表明金屬網(wǎng)罩能把外電場(chǎng)擋住，使罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。接地得封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒(méi)影響。如圖5所示①如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷+q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線如（a）所示，②當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，+q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空問(wèn)就沒(méi)有影響了，如（b）所示。請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象？【能力強(qiáng)化助學(xué)】小組成員陳述自己學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑惑，小組之間討論解決辦法。課后補(bǔ)學(xué)【能力拓展補(bǔ)學(xué)】1．用一根跟毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒，靠近不帶電驗(yàn)電器的金屬小球a（圖1），然后用手指瞬間接觸一下金屬桿c后拿開橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球A和金箔b的帶電情況是()A．a(chǎn)帶正電，b帶負(fù)電B．a(chǎn)帶負(fù)電，b帶正電C．a(chǎn)、b均帶正電 D．a(chǎn)、b均帶負(fù)電 E．a(chǎn)、b均不帶電2．在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為＋Q的點(diǎn)電荷，用Ep表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，則()A．當(dāng)＋Q在球殼中央時(shí)，Ep＝0B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零C．只有當(dāng)＋Q在球心且球殼接地時(shí)，Ep＝0D．只要球殼接地，不論＋Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零3.一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷，其電場(chǎng)分布是中的哪一個(gè)()圖64.如圖6所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下敘說(shuō)法正確的是()圖6A．A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，且都為零B．A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不相等C．感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加場(chǎng)強(qiáng)大?。麰A︱＞｜EB︱圖7D．當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)．圖75.如圖7，在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電