2013-2014高二物理选修3-1导学案009 第一章第7节静电现象的应用

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高中物理第一章第7节静电现象的应用教案新人教版选修3-1

7．静电现象的应用教材分析本节教材是电场知识的应用。

静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。

教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。

对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。

在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。

学情分析学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。

同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。

但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。

设计思路《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。

克服思维定势的负迁移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。

本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。

培养学生学习物理的兴趣。

这也是新课改的重要内容。

本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。

最后通过例题巩固加深理解。

三维目标知识与技能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，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零；3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。

过程与方法1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力；2．掌握分析和综合等思维方法。

情感态度与价值观1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义；2．渗透具体问题具体分析的方法。

高中物理选修3-1优秀教案静电现象的应用

第七节静电现象的应用教学设计第七节静电现象的应用一、教材分析1、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生学习物理的兴趣，这也是新课改的重要内容。

2、本节教学设计的过程为：首先学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，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。

二、教学目标：1、掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。

2、通过概念建立、规律的得出培养学生认真严谨的科学态度和探究创造的心理品质。

3、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。

三、重点和难点：重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节的难点。

四、学情分析《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。

学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律，克服思维定势的负移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。

五教学方法：教师的引导，学生的讨论、评议；再加动画演示和实验演示加深体会。

六、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。

七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了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。

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？（二）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？（三）合作探究、精讲点拨：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。

高二人教版物理选修3-1导学案：1.7 静电现象的应用

17 静电现象的应用课前篇（学会自主学习——不看不清）【学习目标】1．知道静电平衡现象，理解静电平衡状态的导体的特点．2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．【自主预习】1．静电平衡状态：．2．静电平衡的特点：（1）；（2）．3．导体上电荷分布的特点：．4．尖端放电：；静电屏蔽：．【我的困惑】课上篇（学会合作交流——不议不明）【要点突破】1．静电平衡状态下导体的电场2．导体上电荷的分布3．尖端放电4．静电屏蔽【典例剖析】【例1】如图所示，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的点电荷．问：(1)金属杆中点处的场强为多少？(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P处产生的场强．【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变【达标检测】1．对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是( )A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面上C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动2．在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是( )A．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套3．如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( )A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量4．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场方向由c指向b5．电工穿的高压作业服是用铜丝纺织的，下列说法正确的是( )A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

高二物理选修3-1第一章静电场第七节静电现象的应用知识点精讲及经典习题训练

学校：包头市百灵庙中学学科：高二物理编写人：史殿斌审稿人：高二物理选修3-1第一章静电场第七节静电现象的应用知识点精讲及经典习题训练【教学目标】1．通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡导体的特征。

2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。

3．了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象。

【教学重点】了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡导体的特征。

【教学难点】尖端放电和静电屏蔽现象【教学过程】知识点一：静电平衡状态下导体的电场1．如图所示，把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动。

这样，在导体的AB面上将出现电荷，在CD面上将出现电荷．这就是。

2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E′，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于时，导体内的自由电子不再发生，导体达到了。

3．处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度；感应电荷的电场强度与原来电场的电场强度总是大小相等，方向相反，合电场的电场强度为。

4．处于静电平衡状态的导体，其外部表面任何一点的场强方向必定与这点的。

整个导体是个。

它的表面是个。

知识点二：导体的电荷分布1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的。

2．在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量) ，凹陷的位置几乎没有电荷．3．在导体外表面，越尖锐的位置电场强度，电场线分布。

知识点三：尖端放电和静电屏蔽1．尖端放电现象（1）空气的电离：空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的的现象。

（2）尖端放电：那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷，相当于导体从尖端，这个现象叫做尖端放电。

（3）尖端放电不是导体尖端失去电荷，而是与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，尖端上的电荷被。

人教版高中物理选修3-1学案：第一章静电场1.7静电现象的应用

7静电现象的应用学习目标1.知道静电感觉产生的原由,理解什么是静电均衡状态.2.理解静电均衡时,净电荷只散布在导体表面且内部电场强度到处为零.3.知道静电障蔽及其应用 .自主研究1.电场的重要性质是.2.导体的重要特色是.3.静电感觉现象 :4.静电感觉现象的本质是5.尖端放电的原理是.6.尖端放电的原理有何应用?7.静电有哪些应用?8.哪些地方应当防备静电?合作研究一、静电均衡状态导体的电场1.静电均衡条件 :.2.导体达到静电均衡特色:①.②.③.二、导体上的电荷散布特色以下 :1..2..三、尖端放电1.解说 :.2.应用 :.四、静电障蔽1.理解 :处于静电均衡状态的导体,内部的电场强度到处为零.所以 ,可利用金属外壳或金属网关闭某一地区不再受外界电场的影响,这一现象称静电障蔽.2.两种状况 :①金属内部空间不受壳外面电场的影响;②接地的关闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响.(2)静电障蔽的应用生活中我们见到的哪些带静电的现象是有利的?R 【例题】如图 ,长为 L 的导体棒本来不带电,现将一带电量为q 的点电荷放在距棒左端为的某点 ,当达到静电均衡时,棒上感觉电荷在棒内中点处产生的电场强度的大小为多少?以下图,把一个带正电的小球放入本来不带电的金属空腔球壳内,小球【练习与提升】带不带电 ?讲堂检测1.导体处于静电均衡,以下说法正确的选项是()A. 导体内部没有电场B.导体内部没有电荷,电荷只散布在导体的表面面C.导体内部没有电荷的运动D.以上说法均不正确2.在以下举措中 ,能将产生的静电赶快导走的是()A. 飞机轮子上搭地线B. 印染车间保持湿度C.复印图片D. 电工钳柄装有绝缘套3.以下图 ,带电体Q 凑近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷.在静电均衡后,以下物理量中等于零的是()A.导体腔内随意点的电场强度B.导体腔内随意点的电势C.导体表面面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量4.图为静电除尘器除尘原理的表示图.灰尘在电场中经过某种体制带电,在电场力的作用下向集尘极迁徙并堆积,以达到除尘目的.以下表述正确的选项是()A.抵达集尘极的灰尘带正电荷B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电灰尘所受电场力的方向与电场方向同样D.同一地点带电量越多的灰尘所受电场力越大5.一个带有绝缘座的空心金属球壳- 8C 的正电荷 ,有绝缘柄的金属小球 B 带有A 带有 4×102×10-8 C 的负电荷 ,使 B 球与球壳 A 内壁接触 .以下图 ,则 A、B 所带电荷量分别为 ()A.Q A= 1×10-8 C,Q B= 1×10-8C B.Q A= 2×10-8 C,Q B = 0C.Q A= 0,Q B= 2×10-8 CD.Q A= 4×10-8 C,Q B=- 2×10-8 C6.以下图 ,在本来不带电的金属杆ab 邻近P 处 ,搁置一个正点电荷,达到静电均衡后()A. a 端的电势比 b 端的高B.b 端的电势比 d 点的低C.a 端的电势不必定比 d 点的低D.杆内 c 处电场方向由 c 指向 b7.以下图 ,四组静电实验中,能使左侧的验电器的金属箔张开的是()8.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,以下说法正确的选项是()A. 铜丝编织的衣服不简单拉破,所以用铜丝编织衣服B.电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电势保持为零,对人体起保护作用C.电工被铜丝编织的衣服所包裹,使体内电场强度保持为零,对人体起保护作用D.铜丝一定达到必定的厚度,才能对人体起到保护作用9.以下图 ,两个点电荷 A 和 B,电荷量分别为 q1=- 9.0×10-9 C,q2= 2.7×10- 8 C,相互相距 r= 6 cm,在其连线中点处放一半径为 1 cm 的金属球壳 ,求球壳上感觉电荷在球心O 处产生的电场强度 .。

选修3-1§7静电现象的应用

2.2《电动势》导学案一、学习目标: 1、理解电动势的的概念及定义式。

知道电动势是表征电源特性的物理量。

2、从能量转化的角度理解电动势的物理意义，加强科学素质的培养。

3、了解生活中的电池，感受现代科技的不断进步。

二、学习重点电动势的的概念三、学习难点对电源内部非静电力做功的理解四、教学过程（一）知识准备 1、电压的相关知识 2、静电力做功知识 ☆导学：电动势 1.电源是通过力做功把其他形式的能转化为电能的装置。

2.电动势在数值上等于把1C 的正电荷在电源内部从极移送到极所做的功；电动势E 表示为，E ＝；单位是，符号是；电动势由电源中决定，跟电源的体积无关，也跟外电阻无关。

3.电源内部也是由组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的。

（二）新课教学一、电源探究：（1）电源的作用是什么？（2）电源的内部电场方向如何？（3）电源内部的正电荷受到电场力方向？（4）电源内部正电荷从负极移动到正极过程中，电场力对正电荷起什么作用？（5）电源怎样才能把正电荷从负极移向正极？（6）下列电源内部的非静电力是由什么提供的？①干电池②发电机（7）用干电池与电阻串联组成闭合电路，电路中的能量是怎样转化的？在干电池的内部，非静电力移送电荷做功，将_________能转化为________能，正电荷从电源的正极经外电路、内电路再到电源正极绕行一周，电场力做功，将________能转化为________能。

1、非静电力在电源中所起的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。

注意：在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。

电池中，非静电力是，它使转化为电势能；在发电机中，非静电力的作用是，它使转化为电势能。

2、电源的定义：二、电动势类比：不同的抽水机工作时，水能被举高的高度不同，即单位质量的水所增加的重力势能不同。

也就是说抽水机做功的本领不同。

人教版高中选修3-1第1章第7节静电现象的应用(教案)

《精选资源》物理人教版必修1第一章静电场1.7 静电现象的应用1．对于静电均衡状态的特点说法不正确的选项是（）A.处于静电均衡状态的导体，内部的电势到处为零B.处于静电均衡状态的导体，内部的场强到处为零C.处于静电均衡状态的导体，外面表面邻近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直D.处于静电均衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面2．如下图，将带正电的球 C 移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的挪动状况是（）A．枕形导体中的正电荷向 B 端挪动，负电荷不挪动B．枕形导体中电子向 A 端挪动，正电荷不挪动C．枕形导体中的正、负电荷同时分别向 B 端和 A 端挪动D．枕形导体中的正、负电荷同时分别向3．如下图， Q 带负电荷，导体 P 在A端和 B端挪动a 处接地，以下说法中正确的选项是（）A ． P 的 a 端不带电荷， b 端带负电荷B． P 的 a 端带正电荷， b 端不带电C． P 的 a 端带正电荷， b 端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等D．导体 P 的 a 端带正电荷， b 端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量4．以下哪些举措是为了防备静电产生的危害?A．在高大的建筑物顶端装上避雷针B．在高大的烟囱中安装静电除尘器C．静电复印D．静电喷漆5．下边与静电现象没关的是（）A．磁铁吸引铁钉B．雷电现象C ．毛织地毯中夹有不锈钢导电纤维D ．电视机工作时，显示屏表面很简单吸附尘埃6．如下图，一个枕形导体AB 本来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为 Q ，与 AB 中心 O 点的距离为 R 。

因为静电感觉，在导体A 、B 两头分别出现感觉电荷．当达到静电均衡时 ()A ．导体 A 端电势高于B 端电势Q B ．导体的感觉电荷在 O 点的产生场强为 k2 ，方向向右R C ．导体中心 O 点的场强为零D ．撤去点电荷－ Q 后，导体带上了正电荷7．如下图，带电体 Q 凑近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电均衡后，以下物理量中不等于零的是 ( )A ．导体空腔内随意点的场强B ．导体空腔内随意点的电势C ．导体表面面的电荷量D ．导体空腔内表面的电荷量8．（多项选择）如下图， A 是带正电的球， B 为不带电的导体， A 、B 均放在绝缘支架上， N 是导体 B 中的两点。

高中物理选修3-1导学案第一章 7 静电现象的应用

7静电现象的应用[学习目标] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用．一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1．静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态．2．静电平衡状态的特征：(1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0.(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．3．导体上电荷的分布：(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面．(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷．二、尖端放电和静电屏蔽1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离的现象．2．尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．3．静电屏蔽：金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)(2)处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0.(√)(3)静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态．(×)(4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)(5)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开．(×)(6)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零．(√)一、静电平衡状态下的导体[导学探究]如图1所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题：图1(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．(2)不能．感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止．[知识深化]1．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′.2．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3．处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直．例1 长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图2所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于________，方向为________．图2答案4kq(2R ＋l )2向左解析导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都受两个电场的影响，即外电场：＋q 在该点形成的电场E 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E ′，达到静电平衡状态时E ′＝－E 0. 题中所求的即为E ′，于是我们通过上述等式转化为求E 0. 于是E ′＝－E 0＝－kq (R ＋l 2)2＝－4kq(2R ＋l )2. 负号代表E ′和E 0方向相反，即方向向左．求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法是： (1)先求出外电场场强E 外的大小和方向.(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E 合＝0. (3)由E 外＋E 感＝0，求出感应电场E 感的大小和方向.针对训练1 (多选)如图3所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A 为金属板内的一点，B 为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A 点和B 点的场强方向判断正确的是( )图3A．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表面向外，即为感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强，则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向，选项C 正确．二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有：(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图4甲所示．(3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．甲乙图4例2如图5所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是()图5A．只有球壳外表面带正电B．球壳的内表面带负电，外表面带正电C．球壳的内、外表面都带正电D．球壳的内表面带正电，外表面带负电答案 A解析小球与球壳接触构成一个新导体，它的电荷量都分布在新导体的外表面，即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错．针对训练2(多选)如图6所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()图6A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D．使验电器A靠近B答案BCD解析A项中取电棒先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开；B项中可以使取电棒带电，从而使A带电；C项中用绝缘导线实际上是将验电器A和B连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电．所以B、C、D项正确．三、尖端放电静电屏蔽[导学探究](1)避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？(2)处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案(1)导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正、负电荷分离．这个现象叫做空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子．那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷．(2)空心部分场强为零．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动．[知识深化]1．静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零．2．静电屏蔽的两种情况导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体例3如图7所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则()图7A．B的空腔内电场强度为零B．B不带电C．B的外表面带正电D．B的内表面带负电答案 D解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错．1．(静电屏蔽)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险答案 B解析电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误．塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电导走，所以塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确．小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两腿间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误．打雷时，待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误．故选B.2．(静电平衡的理解)在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在下图中正确的是()答案 A解析感应电荷在盘中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，故A 正确．3．(导体的电荷分布)一带有绝缘底座的空心金属球壳A带有4×10－8 C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球与球壳A内壁接触，如图8所示，则A、B 带电荷量分别为()图8A．Q A＝1×10－8 C，Q B＝1×10－8 CB．Q A＝2×10－8 C，Q B＝0C．Q A＝0，Q B＝2×10－8 CD．Q A＝4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C答案 B解析B与A接触后，负电荷全部跑到外表面，内壁电荷量为零，故B带电荷量为零，A带电荷量为正、负电荷电荷量之和，即Q A＝2.0×10－8 C.4．(感应电荷场强的计算)如图9所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在O 点处产生的电场强度．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2)图9答案 5.4×105 N/C ，方向由O 指向A解析＋q 1在O 点的场强大小为E 1＝k q 1(d 2)2＝3×105 N/C ，方向由O 指向B ；-q 2在O 点的场强大小为E 2＝k q 2(d 2)2＝2.4×105 N/C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点处产生的场强大小为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105 N/C ，方向由O 指向A .。

人教版高中物理选修3-1第一章第七节静电现象的应用教学设计

《静电现象的应用》教学设计三门中学刘堂锦一、教学设计思想以人民教育出版社全日制普通高级中学教科书《物理》选修3-1第一章第七节“静电现象的应用”为教学内容，在前期分析的基础上，制定教学目标，设计学习环境和教学策略，进行教学设计。

本节课的设计力争以学生为中心，以生产生活中的实例为背景，在理论探究和实验探究中，培养学生独立思考、分析问题能力，增强探究意识，在研究、学习过程中让学生感受物理知识来源于生活，又服务于生活。

二、前期分析静电现象的应用是继学习了电荷、电荷之间相互作用的规律、描述静电场的性质的相关物理量等知识后，一节重要的核心内容的拓展与应用课。

教材首先回顾前面学习的静电感应现象，在此基础上提出了静电平衡概念，进一步总结了静电平衡的特征，然后结合静电平衡时导体的电荷分布特点提出了尖端放电现象，并介绍了生活中尖端放电的的应用—避雷针和现象—电晕；接下来在“演示：研究空腔导体内表面的电荷”基础上，对静电屏蔽采用了先理论后实验验证的方案，之后，又介绍了高压线屏蔽的方法。

教材的这种编写思路清晰，层次分明，重视理论推理与实验验证相结合，符合学生的认知，将物理知识与生产、生活相结合，会引起学生对知识应用社会的关注。

但是学生如果按照教材这种编排去展开学习会产生几点疑惑。

疑惑一：静电现象到底是一种怎样的现象？疑惑二：静电平衡状态是不带电的导体在电场中达到的状态，那么带电的导体会不会达到呢？教材关于这方面在导体的电荷分布中仅仅是蜻蜓点水，一笔带过。

疑惑三：为什么越尖锐的位置电荷的密度越大。

在本节课前，学生已学习了静电场的知识，具有一定的综合运用知识解决实际问题的能力，学生对物理问题的探究普遍感兴趣，也具有一定的探究能力，但静电平衡状态的建立过程和带电导体的电荷分布还是比较抽象，有一定的学习难度。

针对以上分析，本节课的设计中力求通过静电现象应用的一些实例，触动思考，并通过实验、学生自主分析，理解静电平衡的特征和了解尖端放电原理。

人教版高二物理选修3-1第一章：1.7 静电现象的应用导学案设计

第七节静电现象的应用本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征是本节的重点．应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节的难点．做好演示实验是本节的关键．教学要求1. 通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征．2. 通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．3. 了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活和生产中的静电现象．教学过程导入新课→给出物理情景：不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中→引导学生讨论自由电子运动情况→静电平衡及特点→结合实验得出导体上电荷的分布特点→尖端放电→静电屏蔽(先理论后实验)．新课导入描述生活中的物理现象：电力工人高压带电作业时，全身穿戴金属丝制成的衣帽、手套、鞋，这是为什么？高大建筑物上都设有避雷针，其原理是什么？温故知新1. 自由电子：金属原子最外层电子受原子核束缚作用较弱，可以自由移动的电子．2. 电荷的移动：在同一电场中，正、负电荷受到电场力作用方向相反，分别向相反方向移动．3. 电场中电场线一定与等势面或等势线垂直．新知梳理1. 静电平衡状态：导体内自由电子不再发生________的状态，称为静电平衡状态．2. 处于静电平衡状态下的导体电场分布特点(1) 电场强度及电场线的分布①导体处于静电平衡时，导体内部场强处处_____，内部_____(“有”或“无”)电场线穿过．②导体外表面附近任何一点场强方向必与该点的表面________，电场线也与外表面________．(2) 电势分布的特点①导体内部各点电势________．②导体表面各点电势________．③整个导体是一个________，导体表面是一个______，沿导体表面移动电荷，电场力________(“做功”或“不做功”)．3. 处于静电平衡状态下的导体上的电荷分布特点(1) 法拉第圆筒实验现象说明了电荷只分布在________，导体内部没有________．(2)导体表面电荷的密度与________有关，越尖锐的位置电荷________．4. 尖端放电：周围空间带电粒子所带电荷与导体尖端所带电荷电性______时，由于被吸引而奔向尖端，与尖端电荷______，这相当于导体从________失去电荷，这个现象叫做尖端放电．5. 静电屏蔽：发生静电平衡时，金属导体或金属网罩内部场强处处为零，不受________的影响，这种现象称为静电屏蔽．小试身手1. 一个带电荷金属球当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( )A. 一定增加B. 一定减弱C. 不变D. 可能增强也可能减弱2. 某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的，下列各同学的理由正确的是( )A. 甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B. 乙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C. 丙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D. 丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用3. 有一绝缘空心金属球A带有4×10－6C的正电荷，一个绝缘柄的金属小球B带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示，则B球上电荷量为_____C，A球上电荷量为_____C，且A球上的电荷量分布在_____．探究讨论处于静电平衡状态的导体内部存在几个电场？为什么其内部场强处处为零？静电平衡状态的导体内部有两个电场，一个是外加电场E0，另一个是导体中的自由电荷所形成的附加电场E′，当两电场强度E′＝E0时，导体内部合场强为零，导体处于静电平衡状态.讲练课堂一、处于静电平衡的导体内部及外表面的场强特点1. 导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0＋E′＝0(E′与E0大小相等，方向相反)．2. 表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直．如图所示，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态，若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线．(用实线表示，要求严格作图)点拨本题考查了静电感应、静电平衡状态的特点、电场强度的叠加等知识，对静电平衡导体的内部，要明白感应电荷产生的电场、外电场以及叠加后的合场强之间的关系．反馈平台1. 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的电荷放在距棒左端R处，如图所示．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于____________，方向为________．二、处于静电平衡的导体内部及表面的电势特点1. 静电平衡状态下导体是一个等势体，表面是一个等势面．2. 地球是一个大的等势体，处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体．如图所示，Q为带负电的绝缘小球，AB为一不带电的中性导体且放在Q附近，达到静电平衡状态时，下面判断正确的是( )A. A端的电势高于B端的电势B. 以无限远或大地为零电势点，导体AB的电势高于零C. A、B两端电势相等D. 导体内的场强方向是由A指向B点拨(1)场强：导体内部场强处处为零．(2)电势：导体是一个等势体，其表面是一个等势面．(3)电荷分布：电荷只分布在导体的外表面上．反馈平台2. 如图所示，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.(1)标出金属球在静电平衡后左右两侧带电的符号．(2)由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场．这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？(3)如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？三、孤立带电体的电荷分布特点及电场特点1. 导体内没有净电荷，电荷只分布在外表面上．2. 在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，电场线越密，等势面越密，场强越大．3. 当带电体为带电球体或球壳时，电荷应均匀分布在导体的外表面上，其产生的电场与点电荷产生的电场相似．4.一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度也是E ＝k Qr2式中的r是球心到该点的距离(r＞R)，Q为整个球体所带的电荷量．当r＜R时，E＝0.如图所示，一个带负电的空心金属球壳，A点在球内，B点在球外表面，比较图中A、B、C、D四点，场强最大的是________点，场强最小的是________点，电势最高的是________点，一个负电荷在A、B、C、D四点中的________点具有的电势能最大．点拨空心孤立均匀带电球产生的电场，球外空间的电场分布情况与球心处等量同种点电荷产生的电场一样.反馈平台3. (自编题)有一个带正电荷的空心金属球，其周围电场分布是下列图中的哪一个( )四、静电屏蔽1. 静电屏蔽的原理是静电平衡，它有着广泛的实际应用.2. 静电屏蔽包括两种情况(1)金属壳内部空间不受壳外部电场的影响．(2)接地的封闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响．(自编题)将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则A球位置________．B球位置________．点拨金属壳内不受外电场的影响，故A球不受外电场力的作用．反馈平台4. 如图所示，放在绝缘台上的金属网罩内放有不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则( )A. 在B的内表面带正电荷，φB＝φC＝0B. 在B的右侧外表面带正电荷C. 验电器的金箔将张开，φB＜φCD. B的左右两侧电势相等误区警示【例】不带电的金属球壳内，在球心处放一正点电荷，球壳外表面接地，待静电平衡后( )A. 球壳空腔内各点场强为零B. 球壳不带电C. 球壳外一点P(距球心r)处的场强为k qr2D. 球壳内表面带负电，外表面不带电错解 A正解金属球壳处于球心处正电荷形成的电场中，发生静电感应，内表面产生感应负电荷，外表面产生感应正电荷，故B错误；在空腔内必然存在由正电荷指向负电荷的电场，所以腔内P点场强不为零，故A错误；球壳外表面接地时，感应正电荷在球心处正电荷的作用下远离场源电荷，被导入大地，故D正确；感应正电荷被导走后，场源电荷与感应负电荷在球壳外的合场强为零，故C 错误，所以答案为D.答案 D相关链接尖端放电通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这种现象叫做空气的电离．空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，就是正离子．在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电势面密，电场强度剧增，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中的少量离子加速运动．这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离，空气成为了导体．当雷、雨、云过境时，云的中下部是强大负电荷中心，云下的下垫面(大气底部与地表的接触面)是正电荷中心，于是在云与地面间形成强电场．在地面凸出物如建筑物尖顶、树木、山顶、草、林木、岩石等尖端附近，等电势面就会很密集，这里电场强度极大，空气发生电离，因而形成从地表向大气的尖端放电．带电云层之间或带电云层和地面之间发生强烈放电时，产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电．闪电的放电电流可以高达几十万安培，会使建筑物遭受严重损坏，这就是雷击．(如图)同步测试【基础巩固轻松过关】1. 根据所学知识分析，人在高压带电压作业操作前必须做的准备工作和操作过程中可能发生的情况是( )A. 人不需要做什么准备，只要操作时注意就可能性保证安全B. 人在操作前必须要戴上用金属丝网制成的手套、帽子，穿上屏蔽服C. 手在接触电线的瞬间，也会放电发生危险D. 手在接触电线的瞬间，也会放电，但没有危险2. 一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是图中的哪一个( )3. 下列关于静电的说法中正确的是( )A. 静电植绒是利用异种电荷相互吸引而使绒毛吸附在底料上B. 复印机是利用异种电荷相互吸引而使碳粉吸附在纸上C. 电疗针灸是静电在医学上的应用D. 飞机轮胎用导电橡胶制成，是为了避免静电对飞机造成的危害4. 如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不接触)时，下列说法中正确的是( )A. B端的感应电荷越来越多B. 导体内部场强越来越大C. 导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D. 导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等5. 如图所示，在正电荷Q附近放一个不带电的导体B，由于静电感应，在B的左端出现________电荷，右端出现等量的________电荷．若用导线将B与大地相连，无论导线连接的是左端还是右端，B导体都是带________电荷．【考题试练锋芒初显】6. (改编题)如图甲所示，ab为原来不带电的细导体棒，q为一带正电的点电荷，当达到静电平衡后，导体棒上O点处的场强大小为E1，O点的电势为U1.现用一导线把导体棒的b端接地，其他条件不变，如图乙所示，待静电平衡后，O点的场强大小为E2，O点的电势为U2.经分析后可得( )A. E1＝E2，U1＜U2B. E1＞E2，U1＝U2C. E1＝E2，U1＞U2D. E1＜E2，U1＞U27. 如图所示，空心导体上方有一靠近的带负电的带电体，当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做( )A. 向下偏转的类似平抛的运动B. 向上偏转的类似平抛的运动C. 匀速直线运动D. 变速直线运动8. 如图所示，两个固定电荷＋q和－q之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4导体上的四个点在达到静电平衡后，各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4，则( )A. φ4＞φ3＞φ2＞φ1B. φ4＝φ3＞φ2＝φ1C. φ4＜φ3＜φ2＜φ1D. φ4＝φ3＜φ2＝φ19. 如图所示是一块宽大的接地金属板的截面在板的右侧面附近P点处有一固定的带正电的点电荷(电荷量为＋q)当金属板处于静电平衡状态时，有( )A. 板的右侧面上分布有正的感应电荷，而左侧面上没有感应电荷B. 感应电荷在金属板内部任何一点的电场强度都指向P点C. 感应电荷在金属板内部离P点最近的一点产生的电场强度最大D. 接地线断开后，金属板内各点的场强将不再为零10. (改编题)如图所示，在真空中有两点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距为l，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜l)的空心金属球，且球心位于O点，求球壳上的感应电荷在O点处的场强大小为和方向．第七节静电现象的应用答案【自我校对】1. 定向移动2. (1) ①为零无②垂直垂直(2) ①相等②相等③等势体等势面不做功3. (1) 导体外表面自由电荷(2) 导体形状密度越大4. 相反中和尖端5. 外部电场小试身手1. C2. C3. 0 ＋2×10－6球壳的外表面例1解析画出感应电荷形成的附加电场在A盘内的三条电场线(实线)如图所示，导体A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强为零，即导体A内的每一点感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线垂直，且方向相反．(图中虚线是为了确定A内的实线而画出的，它并不表示A外部的电场线).反馈平台1解析P点的合场强为零，该点产生的场强是由q产生的电场和棒上的感应电荷在球心处产生的电场叠加而成，二者大小相等，方向相反，所以感应电荷产生的电场与q产生的电场等大反向．答案kqR ＋l22向左例2解析导体处于静电平衡状态时：E内＝0，否定选项D.导体是等势体，从而否定选项A，选项C是正确的．静电平衡后电场线的分布示意图如图所示，导体A端的正感应电荷发出的电场线终止于Q，来自大地或无限远的电场线终止于B端的负感应电荷．由沿电场线电势降低可知导体AB的电势φ＜0.故C正确．答案 C反馈平台2解析(1)金属球内的自由电子受到点电荷＋Q的吸引，所以在靠近＋Q的一侧带负电，在远离＋Q的一侧带正电．(2)在静电平衡状态下，金属球的内部电场强度处处为零，就是说感应电荷产生的电场强度与＋Q产生的电场强度等大反向．在球心处＋Q产生的电场强度为E＋＝kQ9r2，所以金属球上感应电荷在球心处产生的电场强度大小为E感＝kQ9r2，方向指向＋Q.(3)如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线不可能把球两侧的电荷中和．处于静电平衡状态的导体上的自由电子不会发生定向移动．例3解析A点在带电金属球壳内部，由导体静电平衡条件知A点的场强为零，所以A点的场强最小．由于B点在球壳外表面，该处电场线最密，场强最大．球壳带负电，离球壳越近，电势越低，所以D 点电势最高．负电荷在低电势处电势能最大，A、B两点电势相等且最低，因此负电荷在A、B两点电势能最大．答案B A D A、B反馈平台3解析处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，金属球所带正电荷只分布在球的外表面并且导体内部的场强为零，不会有电场线经过．所以只有选项C正确．答案 C例4解析考虑B对A的作用时，A处在球壳C内，球壳会对其内的A有屏蔽作用，使不受B的作用，故位置不变．A球通过静电感应使C的内外壳分别带负电和正电从而B球受C球外壳正电吸引，所以B球往右偏离竖直方向．答案:不变向右偏反馈平台4解析由于静电感应，B靠近A的一端外表面带负电，在右侧外面带正电，故A错误，B正确；金属网罩内的验电器C处于静电屏蔽，不受外电场的影响，金属箔不会张开，处于静电平衡状态的金属网罩是一个等势体，故C错误，D正确．答案:BD同步测试1. BD解析如果是高压带电作业，人在操作前必须要戴上用金属丝制成的手套、帽子，穿上屏蔽服．这样外部电场就不会影响人体，感应电荷从屏蔽服上通过，避免对人体的危害．手在接触电线的瞬间也会发生放电现象，但放电后人体和电线之间没有电势差，所以没有危险．2.B解析薄球面处于静电平衡，球壳内各点场强为零，球壳的外表面由于静电感应而带有正电荷，产生的电场由球壳指向外．3. ABD解析本题考查静电现象的利与弊．4. AC解析导体AB向负电荷P靠近的过程中，导体所在处的外加电场的场强增大，导体内的自由电荷将定向移动，使两端的电荷增加，所以A正确．导体AB向带电小球P缓慢靠近的过程，可看做每个瞬间导体均处于新的静电平衡状态，尽管外电场增强，导体两端电荷也相应增加，附加电场相应增强，合场强始终为零，所以B错误．由于导体处于静电平衡状态，感应电荷产生的场强与场源电荷产生的场强大小相等，方向相反，合场强为零，由于M点离电荷P近，N点离电荷P远，根据点电荷电场场强分布规律E ∝1r2可知，负电荷P在M处的场强要大于在N处的场强．因此，感应电荷的电场在M、N两处的场强也具有同样的大小关系，即M处的场强更大，故C正确，D错误．5. 负正负解析如果把B和大地看成一个整体，导体B始终是靠近Q的一端，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，故导体B带负电．6. C解析由于O点是金属导体内部的一点，场强始终为零，所以B、D错误；未接地时导体处于正电荷的电场中，其电势大于零，接地后电势等于零，所以U1>U2，C正确．7.C解析根据电场中导体的性质，空心导体起到了静电屏蔽的作用，使得内部电场强度为零，电荷不受电场力的作用，所以做匀速直线运动，C正确．8. B解析根据静电感应知识可知当导体处于静电平衡时，导体本身是一个等势体，结合题意1、2在同一个导体上，所以两点的电势相等，即φ1＝φ2；3、4两点也在同一个导体上，所以φ3＝φ4，可以得到选项A、C错误．再根据＋q和－q之间建立起的电场中，电场线是从＋q指向－q，即电场线从右边电势高的地方指向左边电势低的地方，即3、4两点的电势高于1、2两点的电势，综上所述B正确．9. BC解析金属板接地后与大地连成一个导体．大地是远端，静电感应的结果是近端带有异种电荷，远端带有同种电荷，选项A错误；达到静电平衡时，导体内部合场强为零，感应电荷产生的附加电场E′与外加电场E0，等大反向，即E′＝－E0，选项B、C正确；接地线断开后，金属板仍将处于一个静电平衡状态，其内部各点的场强仍然为零，选项D错误．10.12kQl2A→B解析空心金属球内的O点不受外电场影响，其合场强为零，感应电荷在O点的场强和A、B两点电荷在O点产生的合场强等大反向，－Q在O点的场强为E1＝kQ12l2＝4kQl2，2Q在O点的场强为E2＝2kQ12l2＝8kQl2，合场强E＝E1＋E2＝12kQl2，方向B→A，感应电荷产生的电场与E等大、反向．。

高中物理选修3-1导学案 1.7静电现象的应用

1.7静电现象的应用【学习目标】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，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3．知道静电屏蔽及其应用4．经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程【重点难点】静电平衡状态电场中导体的特点【课前预习】1.静电平衡状态处于电场中的导体内外电场相互，使导体内部电场，直至为零，导体内部自由电子不再发生的状态。

2.处于静电平衡状态下的导体的特点（1）处于静电平衡状态下的导体，内部场强。

（2）处于静电平衡状态下的导体是一个，导体表面是一个 ,地球是一个。

二、导体上电荷的分布特点1.导体内部电荷，电荷分布在导体的 .2.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度，凹陷的位置几乎。

三、尖端放电1.空气的电离：导体尖端电荷，电场很强，带电粒子剧烈撞击空气分子，从而使分子的正负电荷的现象。

2．尖端放电：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，相当于导体尖端的现象。

四、静电屏蔽1.定义：把一个电学仪器放在的金属壳里，即使壳外有电场，由于保持为零，外电场对壳外的仪器也不会的现象。

2.实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器也能起到屏蔽的作用。

【学案导学】【探究一】静电平衡状态下导体的电场是怎样的？1．问题：一个不显电性的金属中性导体放在电场中为何两端又能显示出电性呢？引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？2．理论分析：3．结论：4．如图在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？5．静电平衡的特点：⑴内部场强（如果不满足则自由电子将直至 ____ ）⑵导体的表面是，整个导体是【探究二】导体上电荷的分布演示法1. 法拉第圆筒实验2．结论：净电荷分布在导体导体表面附近电场线与表面导体尖端处电荷密度3．理论分析：理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面4上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线（为什么）【探究三】尖端放电1．导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？2．尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用？【探究四】静电屏蔽 1、空腔导体的特点：净电荷只分布在，内表面，空腔内没有电场2、静电屏蔽:外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但＋3、应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩通信电缆版面包一层铅皮高压带电作业人员穿金属网衣通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱【精讲点拨】如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A 、B 、C 三点的场强：（） A ．E A ≠0 ，E B =0 ，E C =0 B ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C =0C ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C ≠0D ．E A =0 ，E B ≠0 ，E C =0【针对练习1】如图所示，A 、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C 靠近B ，用手摸一下B 球，再撤去导线，然后移走C 球，则A 、B 带电情况： A ．A 球带正电，B 球带负电B ．A 球带正电，B 球不带电C ．A 球不带电，B 球带负电D ．以上说法都不正确【针对练习2】长为L 的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的正电荷放在距棒左端R 处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强的大小，方向。

人教版高中物理选修3-1学案：第一章第7节静电现象的应用

第 7 节静电现象的应用1．静电均衡状态是指处在电场中的导体内的自由电子不再发生定向挪动的状态。

2．处于静电均衡状态的导体是一个等势体，其表面是等势面，其内部电场强度到处为零。

3．尖端放电现象是导体尖端失掉电荷的现象。

4．金属壳达到静电均衡时，其内部不受外面电场影响，金属壳的这类作用叫静电障蔽。

一、静电均衡状态、导体上电荷的散布1．静电均衡状态导体中 (包含表面 )自由电子不再发生定向挪动，我们就以为导体达到了静电均衡状态。

2．静电均衡状态下导体的特色(1)处于静电均衡状态的导体，内部电场到处为零。

(2)处于静电均衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。

(3)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。

3．导体上电荷的散布(1)处于静电均衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只散布在导体的表面面。

(2)在导体表面，越尖利的地点，电荷的密度 (单位面积上的电荷量 )越大，凹陷的地点几乎没有电荷。

二、尖端放电和静电障蔽尖端放电静电障蔽导体尖端的强电场使邻近的空气电离，当金属外壳达到静电均衡时，内部没有原理电离后的异种离子与尖端的电荷中和，电场，因此金属的外壳会对其内部起保相当于导体从尖端失掉电荷护作用，使它内部不受外面电场的影响应用应用：避雷针是利用尖端放电防止雷击应用：电学仪器外面有金属壳，野外高或防的一种设备压线上方还有两条导线与大地相连止防备：高压设备中导体的表面尽量圆滑会减少电能的损失1．自主思虑——判一判(1)处于静电均衡状态的导体内部随意两点间的电势差为零。

( √)(2)静电均衡状态下的导体内部场强到处为零，导体的电势也为零。

( ×)(3)因为外电场和全部感觉电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场到处为 0。

( √)(4)避雷针能防止建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针经过导线导入大地。

( ×)(5)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球凑近验电器，则验电器箔片能张开。

【人教版】选修3-1物理《静电现象的应用》导学案

静电现象的应用导学案课前预习学案一、预习目标我们通过前面的学习知道，放入电场中的电荷受到电场力的作用，而我们又知道金属导体中存在自由电子，把导体放入电场中会产生什么现象?二、预习内容1、电场的重要性质是_____________________________________.2、导体的重要特征是_________________________________.3、静电感应现象:____________________________________________4、静电感应现象的实质是_________________________5、尖端放电的原理是_______________________________.6、尖端放电的原理有何应用？避雷针的发展历史是怎样的？7、静电有哪些应用？8、哪些地方应该防止静电？三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件；2、理解静电屏蔽二、学习过程（一）、静电平衡状态下的电场1、静电平衡条件：2、导体达到静电平衡特点：①②③（二）、尖端放电1、解释：2、应用：（三）、静电屏蔽1、理解：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。

因此，可利用金属外壳或金属网封闭某一区域不在受外界电场的影响，这一现象称静电屏蔽2、两种情况：①金属内部空间不受壳外部电场的影响②接地的封闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响（四）、探究：生活中我们见到的那些带静电的现象是有益的，我们是怎样利用的？三、反思总结静电平衡的特点1。

2、。

3、。

地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个。

这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。

四、当堂检测如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大?课后练习与提高如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？参考答案课前预习学案二、预习内容1、对放入其中的电荷有力的作用。

【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：第1章 7 静电现象的应用

7 静电现象的应用学习目标知识脉络1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特性．(重点)2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．(难点)3．了解尖端放电和静电屏蔽现象.静电平衡状态下导体的电场[先填空]1．静电感应现象把导体放入电场，导体内的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象．2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于零，导体内的自由电子不再发生移动的状态．3．静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．4．静电平衡导体上的电荷分布带电的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面．且在导体表面越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．[再判断]1．处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)2．静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零．(×)3．因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0.(√)[后思考]如图1-7-1所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？图1-7-1【提示】不带电．小球放入金属空腔球壳内，平衡后，电荷只分布在金属空腔球壳的外表面．[合作探讨]如图1-7-2所示，将一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动．图1-7-2探讨1：自由电子将向哪个方向移动？试说明导体左、右两侧各呈现什么电荷．【提示】自由电子受向左的电场力，向左运动，左侧呈现负电荷，右侧呈现正电荷．探讨2：自由电子能否一直运动？为什么？【提示】自由电子不会一直运动．因为感应电荷的电场和外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子将停止定向移动．[核心点击]1．对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E.2．处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同，如图1-7-3甲所示．(3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．图1-7-31．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q的点电荷放在盒左边附近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子内部产生的电场分布情况正确的是()【导学号：34522014】【解析】金属盒内部由于处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场强度都为0，即金属盒内的每一点，感应电荷产生的电场的电场强度都与点电荷＋Q 在那点产生的电场的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷＋Q的电场线重合，但方向相反.【答案】 C2.(多选)如图1-7-4所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不相接触)时，下列说法中正确的是( )图1-7-4A ．B 端的感应电荷越来越多B ．导体内部电场强度越来越大C ．导体的感应电荷在M 点产生的电场强度大于在N 点产生的电场强度D ．导体的感应电荷在M 、N 两点产生的电场强度相等【解析】绝缘导体移近带负电的小球P 时，导体中的自由电子受到带负电小球P 产生的电场的作用力变大，使自由电子不断地向B 端移动，AB 两端的感应电荷不断增多，故选项A 正确．由于导体AB 是缓慢移动，导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的，缓慢移动过程中的各个状态带负电小球P 产生的电场和导体AB 上感应电荷的电场叠加的结果均会使导体内部各处的合电场强度总等于零，故选项B 错误．M 点距小球P 的距离比N 点要近，由E ＝k Q r 2可知，带负电小球P 在M 点产生的电场强度大于在N 点产生的电场强度．而导体内部的合电场强度处处为零，那么导体上的感应电荷在M 点产生的附加电场的电场强度就大于在N 点产生的附加电场的电场强度，故选项C 正确，D 错误．【答案】 AC对静电平衡问题的两点提醒：(1)一个孤立的带电体，处于静电平衡时电荷只能分布在外表面.(2)净电荷是指导体内未被中和抵消的剩余电荷，感应电荷是指由于静电感应而使导体两端出现的等量异种电荷.尖端放电和静电屏蔽[先填空]1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正、负电荷分离的现象．2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．3．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为0，外电场对壳内不会产生影响．4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止(1)尖端放电①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失．(2)静电屏蔽的应用①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰．②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业．[再判断]1．避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×)2．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开．(×)3．飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地．(√) [后思考]为什么安装了防盗网的室内手机信号不好，没安防盗网的室内手机信号好？【提示】若把手机放入金属网罩中，金属网罩对手机信号起到屏蔽作用，安装防盗网对手机信号有一定影响．故安装了防盗网的室内手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好．[合作探讨]如图1-7-5所示，为带有高电压的法拉第笼，笼内站有几名同学．图1-7-5探讨1：法拉第笼内各处的电场强度是多大？【提示】处处为零．探讨2：为什么在带高电压的笼内的人安然无恙？【提示】法拉第笼外壳是金属，能起屏蔽作用，所以在带高电压的笼内的人安然无恙．[核心点击]静电屏蔽的两种情况屏蔽外电场屏蔽内电场图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡3．如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能起到屏蔽外电场或内电场作用的是()【解析】A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用；D中将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用．【答案】 C4．将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图1-7-6所示．下列说法正确的是()【导学号：34522015】图1-7-6A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变【解析】球C对外界电场有静电屏蔽作用，使处于C内部的A球不受外界电场影响，所以A不偏移；但A在C的外表面感应出正电荷，也就是C不能屏蔽内部电荷向外激发电场，所以B将向右偏，B正确．【答案】 B对静电屏蔽问题的三点提醒(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果．(2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷．(3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

选修3-1 1.7静电现象的应用

7、静电现象的应用
高压人体放电
静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应和平衡
把金属导体放在外电场E 把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
A
D
E0
B
Hale Waihona Puke C静电平衡发生静电感应的导体，发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零， E`和原电场加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E 自由电子停止定向移动，时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。态叫静电平衡状态。
静电屏蔽的应用 3、三条输电线的上方还有两条导线，与大三条输电线的上方还有两条导线，地相连，形成一个稀疏的金属网，地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。线屏蔽起来，免遭雷击。
练习
当导体达到静电平衡状态时，当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：征是：( C ) A.外电场消失。外电场E A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场为零。感应电荷产生的电场E B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强导体内部合场强E =0。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零导体表面和内部场强均为零。 D.导体表面和内部场强均为零。
－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋－－＋－E合=0 ＋－＋－＋－＋
E
E`
E
2、处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面整个导体是一个等势体，