2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修3-1.ppt

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1、7 静电现象的应用,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，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上； 3知道静电屏蔽及其应用,教学目标,【重点】 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点 【难点】 空腔导体静电平衡时空腔内的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上,重点难点,“静电现象的应用”是本章的难点内容，非常抽象学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解静电平衡状态下导体的特点、规律，克服思维定势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 建议本节可以这样设计：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生的静电现象进行讨论；然后学

2、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.,教学建议,【导入一】 为了方便教职工间的联系，学校给每个老师配了一部小灵通，但老师们使用过程中经常会遇到这样的提示：“你呼叫的用户不在服务区”，明明在同一个地区却接不通信号，这是怎么回事呢？原来学校的教学楼和办公楼都是金属框架结构，相当于金属网罩，对无线电信号起屏蔽作用，难怪有些老师接打电话要打开窗户,新课导入,【导入二】 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 预习检查、总结疑惑 检查落实了

3、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,新课导入,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？ 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？,新课导入,1.导体中(包括表面)处处没有电荷 的状态,叫作静电平衡状态. 2.处于静电平衡状态的导体的特点 (1)导体场强处处为零. (2)导体表面上任一点场强方向与该点处表面 ,电场线与导体表面 . (3)导体是个等势体,导体表面是. (4)导体上的电荷只分布在导体的,并且在导体表面越尖锐的位置,电荷的 越大.,静电平衡状态,知识必备,知识点一,定向移动,内部,垂直,垂直,等势面,

4、外表面上,密度,1.尖端放电:由于导体尖端的电荷密度,附近的电场,可以强到使周围空气分子的程度,产生带电粒子,那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子由于被而奔向尖端,与尖端上的电荷,这相当于导体从尖端电荷.这个现象叫作尖端放电. 2.静电屏蔽:利用 可以使其内部所包围的区域不受外部电场的影响.,静电现象及其应用,知识必备,知识点二,很大,很强,吸引,中和,电离,失去,导体壳(或金属网),想一想静电平衡状态的实质是什么?一个孤立的带电导体,电荷如何分布?,学习互动,对静电平衡状态的理解,考点一,要点总结 1.静电平衡状态的实质:导体处于电场E0中时,由于静电感应,在导体两侧出现等量异种感应电

5、荷,感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E,在导体内任一点处都有E=-E0,使得合电场E内=0. 2.处于静电平衡状态的导体上电荷的分布特点 (1)实心导体:导体内部无电荷,电荷只分布在导体外表面上. (2)空腔导体:空腔内无电荷时,电荷分布在外表面上(内表面无电荷);空腔内有电荷时,内表面因静电感应出现等量的异号电荷,外表面有感应电荷.,学习互动,学习互动,例1如图1-7-1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的正点电荷,静电力常量为k,求: (1)金属杆内部中点处的场强; (2)金属杆上的感应电荷在杆 中点P处产生的场强.,图1-7-1,学习互动,例2 (多

6、选)如图1-7-2所示,带负电的点电荷旁有一接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A点和B点产生的场强方向的判断正确的 () A.感应电荷在A点的场强沿E1方向 B.感应电荷在A点的场强沿E2方向 C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向 D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向,图1-7-2,学习互动,答案 BC 解析金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向,选项B正确;金属板表面的电场强度垂直于金属板表面向外,即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左,则感应电荷在B点

7、的场强可能沿E3方向,选项C正确.,想一想 在静电感应中,是什么力使导体中的正、负电荷分开的?电荷重新分布后,导体会发生什么样的现象?生活中我们见到的哪些静电现象是有益的?我们是怎样利用这些现象的?,学习互动,静电感应现象的应用,考点二,要点总结 处于静电平衡状态时,导体内部的场强为零,但导体表面的场强不为零,导体为等势体. 导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,这就是尖端放电.,学习互动,学习互动,例3请用学过的电学知识判断下列说法正确的是 () A.去掉包围有线电视传输线金属丝的包皮不影响电视图像清晰度 B.打雷时,在汽车里比在木屋里要危险 C.

8、打火炉、打火机、沼气灯的点火应用了尖端放电现象 D.油罐车拖着铁链,利用尖端放电消除积累的静电,答案 C 解析 金属丝包皮中的有线电视传输线、打雷时在汽车里的人都处于静电屏蔽状态,选项A、B错误;打火炉、打火机、沼气灯的点火应用了尖端放电现象,而油罐车拖着铁链,利用铁链传导消除积累的静电,选项C正确,选项D错误.,学习互动,例4如图1-7-3所示,放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C,若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B,则 () A.金属罩B的内表面带正电荷 B.金属罩B的右侧外表面带正电荷 C.验电器的金属箔片将张开 D.金属罩B左、右两侧的电势不相等 图1-7-3,学习互

9、动,答案 B 解析 金属罩B处于静电平衡状态,电荷分布在其外表面上,所以A错误;由于静电感应,使金属罩B的左侧外表面感应出负电荷,所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷,B正确;由于静电屏蔽,金属网罩内电场强度为零,故C上无感应电荷,验电器的金属箔片不会张开,C错误;由静电屏蔽特点知,导体是等势体,导体表面是等势面,D错误.,备用习题,图17-3,备用习题,答案 BD 解析由于静电感应，离金属球P较近的A端将感应出负电荷，电荷量大小为qA，在远端B处感应出等量的正电荷qB，因而选项B正确；当用手接触Q的任一部分时，Q、人与大地构成一个新导体，近端仍为A端，出现负电荷，远端为地球的另一侧，出现正电

10、荷，当手离开Q后，再移走P，Q带负电，选项D正确,备用习题,2. 如图175所示，在一电场强度为E的匀强电场中放有一个金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则 () Aa、b两点的电场强度都为零 Ba点的电场强度为零，b点的电场强度不为零 Ca点的电场强度不为零，b点的电场强度为零 Da、b两点的电场强度都不为零,图17-5,备用习题,答案 A 解析处于静电平衡状态的导体，其内部场强为零，即Ea0；由于静电屏蔽，球内空腔的场强也为零，则Eb0，选项A正确,自我检测,1.(静电现象)2017安徽铜陵一中期中 如图1-7-4所示,一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架

11、上,右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷,点电荷到金属球表面的最近距离为2r,静电力常量为k,则 () A.金属球上的感应电荷在球心激发的电场强度大小等于k B.金属球上的感应电荷只在导体球内激发电场 C.金属球在静电平衡后左、右两侧均带负电 D.如果用导线同时接触球的左、右两侧,球两侧的电荷将中和,图17-4,自我检测,答案 A 解析金属球在静电平衡后右侧带负电,左侧带正电,金属球为等势体,用导线同时接触球的左、右两侧,静电感应现象仍然存在,球两侧的电荷不会中和,选项C、D错误;金属球上的感应电荷在导体球内外产生电场,而金属球内部的合电场强度为0,则感应电荷在球心产生的电场强度与点电荷在该点产生

12、的电场强度大小相等,即E= ,选项A正确,选项B错误.,自我检测,2.(静电屏蔽)在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正点电荷,图1-7-5中的四个图画出了其空间电场的电场线分布情况,符合实际情况的是 (),图1-7-5,答案 D 解析 球壳处于正点电荷的电场中,达到静电平衡,球壳为等势体,电场线不会穿过球壳,但球壳内、外表面均有感应电荷,故内、外部均有电场线,D正确.,自我检测,3.(静电平衡)在点电荷-Q形成的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态,若圆盘所在平面与点电荷在同一平面内,则能正确表示圆盘上感应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E的方向的是图1-7-6中的 () 图1-7-6

13、,答案 A 解析 由于圆盘处于静电平衡状态,感应电荷在圆盘中A点激发的附加场强E应与-Q在A点产生的场强等大反向,选项A正确.,自我检测,4. (静电现象)如图1-7-7所示,将一不带电的绝缘枕形导体P放在正电荷Q形成的电场中,导体P的a、b两端分别带上了等量的负电荷与正电荷,另外,导体内部还有c、d两点,则下列说法错误的是 () A.导体上a、b两端的电势高低关系是a=b B.导体上a、b两端的电势高低关系是aEd0,图1-7-7,自我检测,答案 B 解析枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体,内部场强处处为零,选项A、C正确,选项B错误;感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强与电荷Q在这两点产生的场强大小相等、方向相反,故感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是EcEd,选项D正确.,