《靜電屏蔽》教學(xué)設(shè)計

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1、《靜電屏蔽》教學(xué)設(shè)計 【教育設(shè)計思想】 本節(jié)課的關(guān)鍵在于理解放入電場中的導(dǎo)體如何達到靜電平衡的過程，讓學(xué)生想清楚處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零，在此基礎(chǔ)上理解靜電屏蔽及其應(yīng)用。鑒于學(xué)生剛剛開始接觸電場的概念，對電場的理解還比較模糊和生疏，因此對放入電場中的導(dǎo)體如何到達靜電平衡的過程，采用設(shè)問并讓學(xué)生自己解決的方法，讓所有學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中都能有所思，進一步加強學(xué)生對電場的理解，同時鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和推理能力，讓學(xué)生能夠從科學(xué)的角度理解放入電場中的導(dǎo)體，從不平衡到到達靜電平衡的過程，這樣可以很自然的得到處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，靜電屏蔽實際上是這一點的應(yīng)

2、用，到此學(xué)生應(yīng)該很容易理解靜電屏蔽的原理并能加以利用。 物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)過程中應(yīng)該讓學(xué)生觀察物理實驗，尊重實驗事實，并能夠?qū)で笄‘?dāng)?shù)姆椒?，通過合理的推理和驗證，來揭示和總結(jié)物理現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)，因此這一節(jié)課應(yīng)該以實驗為主線來組織教學(xué)，讓學(xué)生觀察實驗，總結(jié)物理規(guī)律，并能作出合理的解釋。 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能 1．理解靜電感應(yīng)發(fā)生的過程 2．建立靜電平衡的概念 3．理解靜電屏蔽及其應(yīng)用 過程與方法 通過思考和想象，理解靜電屏蔽，并能科學(xué)地加以解釋；通過合作與交流，提高團結(jié)協(xié)作的能力和與他人相處的能力；通過科學(xué)的教育方法，使學(xué)生綜臺素質(zhì)得到提高。 情感態(tài)

3、度與價值觀 滲透科學(xué)與人文教育相結(jié)合，引領(lǐng)學(xué)生熱愛大自然，體驗獲得成功的喜悅。 【教學(xué)準備】 1．實驗器材準備：驗電羽，驗電器，高壓感應(yīng)線圈，感應(yīng)起電機，金屬導(dǎo)體球，金屬網(wǎng)罩，法拉第籠，絕緣材料。 2．教育教學(xué)準備：把學(xué)生分成幾個小組，在教學(xué)過程中適時適當(dāng)?shù)剡M行討論、合作和交流。 【教學(xué)過程】 實驗一： 通過高中物理課本（人教版修訂本）序言中的一個實驗引入新課，課本中是用感應(yīng)起電機給裝有小鳥的金屬籠帶電，而金屬籠中的小鳥安然無恙，此處為了加強實驗的演示效果和方便操作，將感應(yīng)起電機換成用高壓感應(yīng)線圈對金屬籠放電，提出問題，讓學(xué)生帶著問題開始思考和學(xué)習(xí)。 1．靜電感應(yīng) 實驗二：靜

4、電感應(yīng)實驗 這一段的教學(xué)主要采用學(xué)生觀察實驗并加以解釋的方法，讓學(xué)生建立靜電感應(yīng)的概 念，并明白感應(yīng)電荷的含義。 放入電場中的導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷由于受到電場力的作用，將在導(dǎo)體內(nèi)部重新分布，這種放在電場中的導(dǎo)體，自由電荷重新分布的現(xiàn)象，叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象。此時導(dǎo)體兩端出現(xiàn)的電荷叫感應(yīng)電荷。 2．靜電平衡 E0 A．此處用以下幾個問題，讓學(xué)生結(jié)合課本研究靜電平衡的過程 (1) 右圖中“ ”表示放入勻強電場E0中的一段導(dǎo)體中的一些自由電子，勻強電場E0方向水平向右，請在右圖中作出勻強電場E0對這些自由電荷的電場力的示意圖。 (2)你認為這些自由電子在電場力的作用下將向那一端遷

5、移，遷移的結(jié)果將使導(dǎo)體左右兩側(cè)分別堆積何種感應(yīng)電荷? (3)感應(yīng)電荷建立的電場分布情況如何，請在圖中畫出感應(yīng)電荷建立的電場電場線的大致勢布。 (4)請在圖中畫出感應(yīng)電荷建立的電場對這些自由電子的電場力示意圖。 (5)隨著兩端堆積的電荷越來越多，感應(yīng)電荷的電場越來越強，最終是否還會有電荷的定向移動？ (6)最終感應(yīng)電荷建立的電場與外電場疊加，導(dǎo)體內(nèi)部場強應(yīng)為多少? B．最終引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論： (1) 標(biāo)志：自由電荷停止定向移動。 (2) 特點：導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零。 3．靜電屏蔽 (1) 根據(jù)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零的特點，引導(dǎo)學(xué)生理解靜電屏蔽的含義：導(dǎo)體殼可

6、以保護它所包圍的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽。 實驗三：靜電屏蔽實驗 用感應(yīng)起電機讓金屬導(dǎo)體球帶電，導(dǎo)體球能夠使放在它附近的驗電羽張開，而用金屬網(wǎng)罩將驗電羽罩住之后，讓金屬導(dǎo)體球帶電，驗電羽將不會受到任何影響，此處讓學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象并能夠合理解釋。 該實驗由學(xué)生自己動手做，親自感受靜電屏蔽并能做出合理的解釋。 實驗四：法拉第籠實驗 用高壓電電擊金屬網(wǎng)做成的金屬籠，籠內(nèi)站一人，籠內(nèi)的人不受任何影響，而且可以用手觸摸金屬籠內(nèi)壁，不會受任何影響。 (2) 靜電屏蔽的應(yīng)用 ①高壓帶電作業(yè)時所用的屏蔽服。 讓學(xué)生觀察工人高壓作業(yè)的圖片，讓學(xué)生想象屏蔽服的結(jié)構(gòu)并作

7、出解釋。 ②通信電纜外面包一層鉛皮。 (3) 空腔導(dǎo)體外部的屏蔽。 實驗五：用感應(yīng)起電機給金屬導(dǎo)體球帶電，導(dǎo)體球與一個驗電羽用一個金屬籠罩住，另一個驗電羽放在金屬籠外，當(dāng)給導(dǎo)體球帶電時，內(nèi)外兩個驗電羽都張開，當(dāng)把金屬籠接地時，籠內(nèi)驗電羽依然張開，而籠外驗電羽不張開。 該實驗由學(xué)生自己動手做實驗，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：不接地時，籠內(nèi)外場強均不為零，而金屬籠接地后，籠內(nèi)場強不為零，而籠外場強為零。 （由老師引導(dǎo)學(xué)生分析球殼內(nèi)部放入點電荷，分析不接地時電場的分布情況，再分析接地后電場的分布情況，從而作出解釋） 附：教學(xué)設(shè)計中碰到的問題和困惑 本節(jié)課的關(guān)鍵在于讓學(xué)生理解靜電平衡的過程，在此

8、基礎(chǔ)上理解靜電屏蔽的原理并能夠加以利用，但鑒于電場本身的抽象性，學(xué)生剛剛開始接觸電場的概念，對電場的分布和特性都還不十分熟悉，在加上導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷做的無規(guī)則運動，學(xué)生不太容易想清楚放入電場中的導(dǎo)體自由電荷將怎樣運動，這種運動無法用實驗展示，因此采用動畫模擬放入電場中的導(dǎo)體中的自由電荷的定向移動過程，想來應(yīng)該對學(xué)生理解這個過程有一定幫助，但從科學(xué)的角度來分析，電子真實的運動情況是否真的如此還有待商榷，怎樣能夠更準確、更形象、更真實地模擬電荷運動還有待進一步探討。 物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的，因此教學(xué)過程中應(yīng)該讓學(xué)生更多地觀察實驗，并在實驗的基礎(chǔ)上能夠從科學(xué)的角度加以解釋，但靜電實驗因天氣等原因

9、不太容易成功，今后在實驗儀器上是否可以在進一步加以改進，使靜電實驗?zāi)軌蛟诳刹僮餍?、可觀察性以及能否真正她說明物理原理等方面能夠得到較大的改善。 《靜電屏蔽》學(xué)案 一、靜電感應(yīng) 放在電場中的導(dǎo)體，自由電荷在 的作用下 的現(xiàn)象，叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象。此時導(dǎo)體兩端出現(xiàn)的電荷叫 。 E0 二、靜電平衡 (1)右圖中“ ”表示放入勻強電場E0中的一段導(dǎo)體中的一些自由電子，勻強電場E0方向水平向右，請在右圖中作出勻強電場E0對這些自由電荷的電場力的示意圖。 (2)你認為這些自由電子在電場力的作用下將向那一端遷移，遷移的結(jié)果將使導(dǎo)體左右兩側(cè)分別堆積何種感應(yīng)電荷? (3)感應(yīng)電荷建立的電場分布情況如何，請在圖中畫出感應(yīng)電荷建立的電場電場線的大致分布。 (4)請在圖中畫出感應(yīng)電荷建立的電場對這些自由電子的電場力示意圖。 (5)隨著導(dǎo)體兩側(cè)堆積的電荷越來越多，感應(yīng)電荷的電場越來越強，最終是否還會有電荷的定向移動? (6)最終感應(yīng)電荷建立的電場與外電場疊加，導(dǎo)體內(nèi)部場強應(yīng)為多少？ 三、靜電屏蔽 導(dǎo)體殼可以保護它所包同的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽。 4