静电屏蔽 (2)

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1、静电屏蔽一、教学目标1知识目标：（1）了解导体导电机制、静电平衡状态、静电感应现象；（2）理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点；（3）了解静电屏蔽现象。2能力目标：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。3物理方法教育目标：物理学是以实验为基础的一门学科，通过物理实验得到物理规律，这是进行物理研究的重要方法。二、教学重点、难点重点：静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点.难点：对处于静电平衡的导体，电荷只分布在导体的外表面上的理解.三、教学方法：实验法、归纳法、讲练法、计算机辅助教学四、教 具：1计算机、大屏幕，课件；2一个有盖的铁制饭钵、两

2、部手机五、教学过程：（一）复习提问1电场最基本的性质是什么？对放入其中的电荷有力的作用。2导体能够导电的原因是什么？导体内部有大量自由电荷。（二）引入新课实验1 利用起电机使绝缘金属球带电，靠近不带电的导体。（flash动画）现象：A和B下方的金属箔开始没有张开，但当左侧的带电球靠近后两金属箔都张开了，这就是静电感应现象。1.静电平衡状态 (1)提出问题：静电感应现象的实质是导体中的自由电荷发生定向移动，从而重新分布，在其表面不同部分出现了正、负电荷的现象，那么是在什么力作用下出现这种现象的呢？ (2)举例：把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体两侧将感应出不同的电荷，如图

3、所示：E （3）分析：导体ABCD放到电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将向着电场的反向做定向移动，使导体的AB面出现负电荷，CD面因失去电子而出现正电荷.同时，导体两面出现的正负电荷在导体内部产生反方向的电场，这个电场与外电场E0叠加，使导体内部的电场减弱，但只要导体内部的场强不为0，自由电子在电场力的作用下就继续移动，导体两面的正负电荷就继续增加，导体内部的场强就进一步削弱，直到导体内部各点的合场强等于0为止，此时，导体内的自由电子不再作定向移动，导体处于静电平衡状态.静电平衡状态：导体中 (包括表面)没有电荷定向移动的状态。特征：导体内部处处场强为零。在这个特征基础上进行推论，

4、可得到处于静电平衡中导体的特点。实验2 法拉第圆筒实验。（实验操作录像和flash动画）先用起电机（或用摩擦带电的玻璃棒）使筒带电，致使与桶相连的箔片能张开一定的角度，利用验电球A可先与桶的外表面接触，再与验电器金属球B接触，反复几次后，可明显地看到验电器B金属箔张开，可说明桶的外表面有电荷。把验电器B和验电球A上的电放掉，再使验电球A与桶的内壁接触后与验电器B接触，则验电器B金属箔将不张开，可验证桶的内壁无电荷。（1）处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体外表面上。（2）处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。可用反证法证明，若不垂直，沿表面有切向分量，电荷将发生定向移

5、动。（3）处于静电平衡状态导体是个等势体，导体表面是等势面。内部处处E=0，任两点间移动电荷，电场力为零，任两点等势，所以是等势体；沿导体表面移动电荷，电场力与表面切向垂直，电场力做功为零。所以 电势差为零，表面是等势面。2应用静电屏蔽：导体壳可以使其内部所包围的区域不受外部电场的影响。实验3 （课本上的实验flash动画和实验操作录像）先使A带电，然后移近验电器B，由于静电感应，B的金属箔片张开，若把B置于金属网罩中，可发现B的金属箔片不张开。简单分析：金属网罩内无电场。任取一个导体壳，处于静电场中，壳内无电场。反证法：若有电场，电场线发自壳壁，终止于壳壁，与壳是等势体相矛盾，这样的电场线不

6、存在。如图所示： 观看实景序言中的鸟“安然无恙”的实验等。 实验4（现场演示）先用手机A拨手机B，可以拨通；再把手机B放在饭钵内盖上盖子，再用手机A拨手机B，不能拨通。简单分析：手机是靠发送和接受电磁波来传递信号的，把手机放在密闭的金属钵内屏蔽了电场。（三）例题精讲、巩固提高如图，长为l的导体棒原来不带电，现将一电量为q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒的中点O处产生的场强多大？方向如何？ 解：因为棒处于静电平衡状态，故Eo=0O点场强由+q产生的电场强度和感应电荷电场合成。EqE感Eo0E感Eq 方向：从O指向q（向左）（四）课堂小结1静电平衡状态：导体

7、中（包括表面）没有电荷定向运动的状态。基本特征：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零；电荷只分布在导体的外表面；处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直；是个等势体，表面是等势面。注意：这里的“场强”，指的是合场强。2静电屏蔽：导体壳可以使其内部所包围的区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。（五）布置作业1复习本节课文。2思考一下静电屏蔽有何应用。（六）教学设计说明 1导体的静电平衡条件是本节的重点，也是难点，在见解是可借助多媒体课件着重分析导体在电场中达到静电平衡的过程，强调导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，指的是感应电荷的场强与外电场的场强叠加后，合场强为零，要使学生真正理解静电平衡条件，必须使他们清楚地知道推理过程。并能通过影像资料直观的理解处于静电平衡中的导体的特点。 2静电屏蔽现象在生产和生活中有很多应用，讲解时要结合实际才能使学生真正理解。3为了巩固学到的知识，本节安排了一个例题，可根据学生的实际情况进行分析讲解，最后对本节内容作简要小结，布置课后作业。