静电屏蔽教学设计说明

静电屏蔽

教

学

设

计

浏阳三中

姓名：盛华

静电屏蔽：教学流程图

静电屏蔽

●本节教材分析静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点是本节的关键.对这点的教学，教材重视了两方面的处理：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，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.

●教学目标

一、知识目标

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，导体部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表

面上.

3.知道静电屏蔽及其应用.

二、能力目标

培养学生逻辑推理的能力，分析问题的能力.

三、德育目标

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

●教学重点

静电平衡下导体的特点

●教学难点

空腔导体静电平衡时空腔的场强处处为零.

●教学方法

实验法，推理法

●教具准备

验电器16个、法拉第圆筒15个、有绝缘柄的金属小球15个，带绝缘支架的金属球15个、金属网罩15个.验电羽16个，起电机15台，法拉第笼1个，高压放电线圈一个。

●课时安排

1课时

●教学过程

一、引入新课

请看大屏幕（图片新闻：飞机遭遇雷击）

问：飞机上的乘客是否安全？

带着这个问题，我们来进行今天的学习。静电屏蔽，在上新课之前，我们先来回顾一下什么是静电感应。

［问题］什么是静电感应现象？

［学生答］将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应

现象.

二、新课教学

［提出问题］为什么会产生静电感应现象呢？

［学生分析得］将一不带电导体靠近带电体时，导体即处于带电体所形成的电场中，导体的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线定

向移动，使导体一侧集聚负电荷，而导体另一侧则集聚等量

的正电荷.

［教师总结并板书］

［提问］不带电导体上的自由电子还没来得及运动的瞬间，导体的电场强度为零吗？

［学生答］不为零.正因为有场强，才导致自由电子定向移动而使导体带电.［追问］自由电子移动的结果，对导体中的电场强度有何影响？

［学生分析得］导体上自由电子移动的结果，使导体一端带上负电，另一端带上正电.此时，导体中的电场已不是场源带电体单独产生

的了，而是场源带电体产生的电场E和由导体两端出现的正

负电荷在导体部产生的反方向的电场E′,E与E′方向相反

而互相抵消，使导体的电场强度减弱.只要导体中的电场强

度不为零，导体中的自由电子就会受电场力作用而定向移

动，使E′增强，导致E与E′的合电场再减弱.最后，当导

体中合电场为零时，导体中的自由电子不再受电场力而移动.

［板书］

［教师指出，出示板书］

静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态.

［用多媒体模拟］静电感应至最后导体达到静电平衡状态的过程.

［提问］通过以上分析，处于静电平衡状态的导体，其部场强有何特点？［学生答，出示板书］

特点一：处于静电平衡状态的导体，E=E′,故部的场强处处为零.

探究实验1：请同学们(根据桌上的实验器材)设计一个实验来探究一下处于静电平衡状态的导体，其部场强是否为零？

［提问］将验电器放在带正电的金属球A的附近，验电器上的箔片会开吗？

［学生答］会开.因为验电器的金属杆处于金属球A的电场中，由于静电感应，它的金属球将带负电，而它的另一端——箔片将带正电，因

而两箔片相斥而开.

［追问］若用金属网罩将验电器罩住，验电器的箔片还会开吗？

［学生答］不会.因为金属网罩处于A上正电荷产生的电场中，网罩上的电荷将重新分布，最后达到静电平衡.此时，网罩部的电场强度为

零，验电器上将不带电，因而箔片合拢.

［投影片出示板书］：实验结论：

特点一：静电平衡状态的导体，部场强处处为零.

现在能不能解释一下刚开始我们提出的问题：飞机遭遇雷击，飞机上的乘客是否安全？

学生得出：安全。

［提问］若你与飞机的金属表面接触，还安不安全？

关键要看处于静电平衡状态的导体，其部会不会有电荷？

探究实验2：请同学们(根据桌上的实验器材)设计一个实验来探究一下静电感应达到静电平衡状态的导体，电荷是如何分布的？

小组讨论：

请一组同学上来演示他们设计的实验：

［投影片出示板书］：实验结论：

特点二：静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上.

［提问］：静电感应达到静电平衡状态的导体，一端带正电，另一端带负电，那一端电势高?

学生讨论：

请同学举手回答：可以反证

特点三：处于静电平衡状态的导体是一个等势体，表面是一个等势面。

［提问］：若给一个导体直接带电，也可以达到静电平衡，这种情况下导体有没有以上三个特点？

学生讨论举手回答：

探究实验3：请同学们(根据桌上的实验器材)设计一个实验来探究一下直接带电达到静电平衡状态的导体，电荷是如何分布的？部电场是否为零？

小组讨论：

请一组同学上来演示他们设计的实验：

［投影片出示板书］：实验结论：

感应带电或直接带电的导体都会达到静电平衡，都有这三个特点。

［提问］：本节课开头飞机进入带电的云层中或云层直接对飞机放电，机舱中的乘客安不安全？

安全！

像这样：金属网罩能将外电场遮住，使其部不受外电场的影响，

这种现象叫做静电屏蔽.

［教师引导总结且出示板书］

静电屏蔽：金属网罩能将外电场遮住，使其部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽.

［指出］静电屏蔽是电场中的导体达到静电平衡时，其部场强为零的理论的直接应用.

三、应用（见课件）：电子仪器外套金属网罩，通讯电缆外包一层铅皮等.

实验：教师进入法拉第笼，用高压放电线圈对法拉第笼放电。

［提问］：通过前面的分析和实验我们看到金属网罩能将外电场遮住，使其部不受外电场的影响。那金属网罩能不能将电场挡在里面，不影响外面？

学生讨论并举手回答：接地

实验：教师把播放中的收音机带入法拉第笼，接收不到信号。但手机依然能够通话。

说明金属网罩对静电场及低频电磁波有较好的屏蔽效果，对高频电磁波削弱有限。相关容请上网输入“电磁屏蔽”就可了解。

四、小结

通过本节课的学习，主要学了以下几个问题：

1.静电感应现象的原因：当不带电导体处于电场中时，导体的自由电子在电场力的作用逆电场线而定向移动，使导体一侧带负电，而另一侧带上正电.

2.静电平衡状态的导体的特点：

部场强处处为零.

电荷只分布在导体的外表面上.

处于静电平衡状态的导体是一个等势体，表面是一个等势面。

3.静电屏蔽：

金属网罩将外电场遮住，而使其部不受外电场的影响，是静电平衡下的导体