靜電的防止與利用+教學(xué)設(shè)計(jì) 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)+

《靜電的防止與利用》教學(xué)設(shè)計(jì)課題名稱：靜電的防止與利用授課人：學(xué)校：班級(jí)：教學(xué)內(nèi)容分析【課標(biāo)要求】在2020年修訂的普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中第3.1.4條對(duì)本節(jié)做出了如下要求：3.1.4了解生產(chǎn)生活中關(guān)于靜電的利用與防護(hù)。例6分析討論靜電在激光打印、靜電噴霧和靜電除塵等技術(shù)中的應(yīng)用。知道在有可燃?xì)怏w、粉塵的環(huán)境中如何防止靜電事故。此外課程標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)必修三提出了如下要求：1.初步了解微觀世界的量子化特征，培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念。2.引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)建立點(diǎn)電荷、電場線、磁感線等物理模型，體會(huì)物理模型在研究具體問題中的重要作用?！菊n標(biāo)解讀】靜電的防止和利用都和我們所學(xué)的靜電知識(shí)密不可分，在本節(jié)主要分為兩個(gè)主干知識(shí)：由于靜電感應(yīng)導(dǎo)體會(huì)達(dá)到靜電平衡、靜電會(huì)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生力的作用。尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象的原理都是靜電平衡，基于這兩個(gè)現(xiàn)象在生活中有多種措施來防止靜電產(chǎn)生危害，比如避雷針、盡量光滑的高壓線、金屬屏蔽網(wǎng)、釋放靜電器等。對(duì)于尖端放電只需要從生活實(shí)際和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中讓學(xué)生知道在達(dá)到靜電平衡的導(dǎo)體表面越尖銳的地方，其電荷密度越大即可。但是，靜電平衡和靜電屏蔽現(xiàn)象學(xué)生要能夠建立物理模型分析其中的微觀物理學(xué)原理。靜電吸附現(xiàn)象是是由于靜電會(huì)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生力的作用產(chǎn)生的，基于這個(gè)現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中也有多種途徑來應(yīng)用，如靜電植絨、靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印等，學(xué)生要通過閱讀課本，了解其中的物理原理?！窘滩姆治觥?.本節(jié)是選自高中物理必修第三冊(cè)第9章第4節(jié)的“靜電的防止與利用”，本節(jié)是本章的最后一節(jié)，是對(duì)本章內(nèi)容在生活中的應(yīng)用的具體體現(xiàn)。本章是學(xué)生學(xué)習(xí)靜電知識(shí)的第一章，學(xué)生需要在本章初步了解微觀世界，培養(yǎng)學(xué)生從微觀粒子的物質(zhì)性、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)與相互作用出發(fā)去解決問題，為第十章從能量角度去了解微觀世界奠定基礎(chǔ)。2.本節(jié)教材編寫的思路是從闡述知識(shí)到認(rèn)識(shí)現(xiàn)象最后再到生活應(yīng)用。對(duì)于第一部分靜電平衡的知識(shí)，本人采用與教材相反的思路，從生活中常見的雷雨天氣（天然電場）出發(fā)，設(shè)置一系列問題串，完成本節(jié)內(nèi)容。雷雨天氣樹木容易被雷劈但是安裝避雷針的房屋可以免受云層的傷害，引導(dǎo)學(xué)生闡述尖端放電的原理，依據(jù)該生活場景加以演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解尖端放電的原理和達(dá)到靜電平衡的導(dǎo)體表面越尖銳的地方，其電荷密度越大。雷雨天氣中的樹木為什么會(huì)被雷劈呢?樹木本身也會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)，此處從微觀角度分析一般導(dǎo)體在靜電感應(yīng)后達(dá)到靜電平衡這一知識(shí)點(diǎn)。下雨天人待在大樹下不安全，為什么待在屋子里又很安全呢？從該處出發(fā)把實(shí)心導(dǎo)體挖成空心導(dǎo)體，從微觀解釋靜電屏蔽現(xiàn)象。學(xué)生觀看法拉第籠實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)理解，再用靜電燈、金屬網(wǎng)罩子、和燈管讓學(xué)生自己演示靜電屏蔽現(xiàn)象，在此過程中學(xué)生會(huì)有內(nèi)外屏蔽兩種不同的操作，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)內(nèi)屏蔽的微觀本質(zhì)進(jìn)行分析。下雨天可不可以開窗呢？加強(qiáng)學(xué)生對(duì)屏蔽網(wǎng)的理解，用三根導(dǎo)線做演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生加深印象。不管是尖端放電還是靜電屏蔽，其物理本質(zhì)都是由于靜電會(huì)通過電場對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生作用。靜電不僅會(huì)對(duì)導(dǎo)體產(chǎn)生作用，也會(huì)對(duì)帶電粒子產(chǎn)生作用，帶電粒子和帶電粒子之間也有相互作用，教師演示靜電除塵讓學(xué)生解釋其物理原理。靜電在生活中的利用和防止的實(shí)例數(shù)不勝數(shù)，讓學(xué)生閱讀課本與觀察生活，了解更多靜電的防止和利用的生活實(shí)例并表達(dá)交流。學(xué)情分析【生活經(jīng)驗(yàn)】雷雨天氣是生活中最常見的，學(xué)生們?cè)谌粘Ｉ钜呀?jīng)熟知雷雨天氣時(shí)不能在大樹下躲雨，建筑物安裝避雷針可以躲避雷擊，還知道避雷針也可以叫做“引雷針”，這些對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)是有幫助的?！局R(shí)基礎(chǔ)】學(xué)生已經(jīng)學(xué)過了感應(yīng)起電，并且還學(xué)習(xí)了感應(yīng)起電的微觀本質(zhì)，有利于分析靜電平衡與靜電屏蔽的微觀本質(zhì)。此外，學(xué)生是知道帶電粒子受到電場力的作用時(shí)會(huì)運(yùn)動(dòng)，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，因此學(xué)生要理解和解釋靜電吸附是很容易的。【情感態(tài)度】1.學(xué)生對(duì)新知識(shí)尤其是有實(shí)驗(yàn)的新知識(shí)充滿好奇心，有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣，但需要適當(dāng)引導(dǎo)，了解實(shí)驗(yàn)以及生活現(xiàn)象的物理本質(zhì)。2.打雷下雨是學(xué)生非常熟悉的生活場景，物理源于生活，又高于生活。教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)【物理觀念】1.知道什么是空氣的電離。2.理解什么是靜電平衡，通過對(duì)靜電場中導(dǎo)體的自由電荷微觀運(yùn)動(dòng)情況的討論，感受靜電平衡概念的建立過程。3.理解什么是靜電屏蔽，理解靜電屏蔽的導(dǎo)體其電場特征和電荷分布特征，并能解釋生活現(xiàn)象?！究茖W(xué)思維】1.掌握類比方法，能從實(shí)心導(dǎo)體的靜電平衡過程類比推出靜電屏蔽的微觀過程。2.觀察靜電除塵實(shí)驗(yàn)，解釋其微觀原理，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)靜電知識(shí)解決實(shí)際問題的能力?！究茖W(xué)探究】1.通過觀察帶電錐形導(dǎo)體尖端三根棉線的偏角不同分析得到導(dǎo)體表面越尖銳的部分，電荷分布越密集，提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察和分析能力。2.理解了靜電屏蔽導(dǎo)體的電場和電荷分布情況后，讓學(xué)生自己利用實(shí)驗(yàn)器材完成使靜電球附近的燈管熄滅的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】1.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注靜電現(xiàn)象對(duì)人類生活的影響，樹立環(huán)保意識(shí)和安全意識(shí)。教育學(xué)生珍惜科學(xué)成果，合理利用靜電技術(shù)，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】靜電平衡與靜電屏蔽的微觀解釋靜電平衡時(shí)導(dǎo)體的特征【教學(xué)難點(diǎn)】靜電屏蔽的微觀解釋與實(shí)際應(yīng)用教法引導(dǎo)法、類比法學(xué)法自主學(xué)習(xí)法、探究法和討論法教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖播放雷雨天氣樹木被雷劈開的視頻，引入新課新課講授空氣的電離靜電平衡新課講授靜電平衡新課講授靜電平衡新課講授尖端放電新課講授靜電屏蔽新課講授對(duì)外屏蔽新課講授靜電力與靜電吸附新課講授靜電除塵課堂總結(jié)靜電的防止與利用生活實(shí)例播放視頻：雷雨天氣樹木被雷劈開提問：為什么雷雨天氣中樹木容易被劈開并引導(dǎo)學(xué)生分析以最簡單的勻強(qiáng)電場和最常見的金屬導(dǎo)體為例進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)問題串如下：（1）金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何？（2）如果將金屬導(dǎo)體放入電場中自由電子怎樣移動(dòng)？（3）自由電子會(huì)在什么地方積聚？（4）電子的積聚會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？（5）最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？導(dǎo)體有什么特點(diǎn)？教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)導(dǎo)體靜電平衡時(shí)其電場分布與電荷分布的特點(diǎn)。提問：怎么防止樹木被劈開為什么避雷針尖端會(huì)有電荷？大樹尖端會(huì)有電荷嗎？對(duì)于所有的導(dǎo)體在外電場的影響下其電荷分布會(huì)改變嗎？提問：為什么電荷會(huì)集中在避雷針的尖端呢？進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，帶有棉線的錐形導(dǎo)體接電，觀察棉線的偏角下雨天不能待在大樹下，那么待在屋子里安全嗎？房屋也是一個(gè)巨型導(dǎo)體，其內(nèi)部的鋼架結(jié)構(gòu)會(huì)組成金屬網(wǎng)。引導(dǎo)學(xué)生類比實(shí)心導(dǎo)體建立物理模型解決問題。將實(shí)心導(dǎo)體挖空，從微觀角度分析其在外電場中靜電屏蔽時(shí)其電場分布與電荷分布的特點(diǎn)。播放視頻：法拉第籠提問：人能不能觸摸籠子內(nèi)壁，為什么？展示實(shí)驗(yàn)儀器靜電燈、金屬網(wǎng)、燈管，讓學(xué)生想辦法讓燈管熄滅靜電屏蔽有兩種情況，對(duì)內(nèi)屏蔽核對(duì)外屏蔽，引導(dǎo)學(xué)生分析對(duì)內(nèi)屏蔽的微觀原理雷雨天氣可以開窗嗎?不管是金屬板還是金屬網(wǎng)都會(huì)產(chǎn)生靜電屏蔽，所以可以開窗靜電不僅對(duì)金屬導(dǎo)體有作用，靜電還對(duì)電荷有作用，電荷和電荷之間也有相互作用，使帶電粒子吸附在電極上。演示靜電除塵由于靜電對(duì)帶電粒子的作用，在我們生活中可以利用靜電也要防止靜電的危害，有哪些生活實(shí)例呢？觀看視頻，思考雷雨天氣與靜電的聯(lián)系學(xué)生思考并回答學(xué)生總結(jié)：不管是何種導(dǎo)體在外電場的作用下都會(huì)因?yàn)殪o電感應(yīng)達(dá)到靜電平衡，其內(nèi)部合場強(qiáng)為零；電荷只分布在導(dǎo)體的表面。學(xué)生閱讀課本并回答學(xué)生思考觀察棉線的偏角，依據(jù)觀察到的現(xiàn)象闡述出尖端電荷分布比較密集。學(xué)生思考并回答，學(xué)生建模分析，總結(jié)靜電屏蔽時(shí)其電場分布與電荷分布的特點(diǎn)。學(xué)生思考并回答學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)構(gòu)建模型，分析對(duì)內(nèi)屏蔽的原理學(xué)生觀察描述現(xiàn)象并解釋學(xué)生觀察生活，閱讀課本，總結(jié)靜電的防止與利用的生活實(shí)例。利用：靜電復(fù)印、靜電植絨、靜電噴漆等；防止：比如安裝避雷針、高壓電線盡量光滑、高壓工作者穿防護(hù)服、汽車釋放靜電鏈條，加油站靜電釋放器等雷雨天氣中的云是自然界最天然的電場，通過本場景引入天然電場完成本節(jié)內(nèi)容。新課改中對(duì)學(xué)生的閱讀理解能力的要求越來越高，讓學(xué)生自主閱讀可以增強(qiáng)學(xué)生的閱讀能力。幫助學(xué)生樹立保護(hù)環(huán)境的生態(tài)意識(shí)。利用問題串，突破本節(jié)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)，通過實(shí)驗(yàn)中尖端棉線的偏角更大證明簡短的電荷密度越大。利用實(shí)