《靜電屏蔽》教學(xué)設(shè)計(jì)(總4頁(yè))

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1、《靜電屏蔽》教學(xué)設(shè)計(jì) 云南師大附中 王勇 【教育設(shè)計(jì)思想】 本節(jié)課的關(guān)鍵在于理解放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體如何達(dá)到靜電平衡的過(guò)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(chǎng)強(qiáng)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(kāi)始接觸電場(chǎng)的概念，對(duì)電場(chǎng)的理解還比較模糊和生疏，因此對(duì)放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體如何到達(dá)靜電平衡的過(guò)程，采用設(shè)問(wèn)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(guò)程中都能有所思，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電場(chǎng)的理解，同時(shí)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(chǎng)中的導(dǎo)體，從不平衡到到達(dá)靜電平衡的過(guò)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(chǎng)強(qiáng)處處為零，靜

2、電屏蔽實(shí)際上是這一點(diǎn)的應(yīng)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(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該讓學(xué)生觀察物理實(shí)驗(yàn)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并能夠?qū)で笄‘?dāng)?shù)姆椒ǎㄟ^(guò)合理的推理和驗(yàn)證，來(lái)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(shí)驗(yàn)為主線來(lái)組織教學(xué)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，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(shí)與技能 1．理解靜電感應(yīng)發(fā)生的過(guò)程 2．建立靜電平衡的概念 3．理解靜電屏蔽及其應(yīng)用 過(guò)程與方法 通過(guò)思考和想象，理解靜電屏蔽，并能科學(xué)地加以解釋；通過(guò)合作與交流，提高團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力和與他人相處的能力；通過(guò)科學(xué)的教育方法，使學(xué)生綜臺(tái)

3、素質(zhì)得到提高。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 滲透科學(xué)與人文教育相結(jié)合，引領(lǐng)學(xué)生熱愛(ài)大自然，體驗(yàn)獲得成功的喜悅。 【教學(xué)準(zhǔn)備】 1．實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備：驗(yàn)電羽，驗(yàn)電器，高壓感應(yīng)線圈，感應(yīng)起電機(jī)，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(zhǔn)備：把學(xué)生分成幾個(gè)小組，在教學(xué)過(guò)程中適時(shí)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行討論、合作和交流。 【教學(xué)過(guò)程】 實(shí)驗(yàn)一： 通過(guò)高中物理課本（人教版修訂本）序言中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)引入新課，課本中是用感應(yīng)起電機(jī)給裝有小鳥(niǎo)的金屬籠帶電，而金屬籠中的小鳥(niǎo)安然無(wú)恙，此處為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的演示效果和方便操作，將感應(yīng)起電機(jī)換成用高壓感應(yīng)線圈對(duì)金屬籠放電，提出問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題開(kāi)始思考和學(xué)習(xí)。 1

4、．靜電感應(yīng) 實(shí)驗(yàn)二：靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn) 這一段的教學(xué)主要采用學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)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(chǎng)中的導(dǎo)體，導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷由于受到電場(chǎng)力的作用，將在導(dǎo)體內(nèi)部重新分布，這種放在電場(chǎng)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(shí)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(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生結(jié)合課本研究靜電平衡的過(guò)程 (1) 右圖中“ ”表示放入勻強(qiáng)電場(chǎng)E0中的一段導(dǎo)體中的一些自由電子，勻強(qiáng)電場(chǎng)E0方向水平向右，請(qǐng)?jiān)谟覉D中作出勻強(qiáng)電場(chǎng)E0對(duì)這些自由電荷的電場(chǎng)力的示意圖。 (2)你認(rèn)為這些自由電子在電

5、場(chǎng)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(chǎng)分布情況如何，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)電場(chǎng)線的大致勢(shì)布。 (4)請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)對(duì)這些自由電子的電場(chǎng)力示意圖。 (5)隨著兩端堆積的電荷越來(lái)越多，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，最終是否還會(huì)有電荷的定向移動(dòng)？ (6)最終感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)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(dòng)。 (2) 特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)處處為零的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生理解

6、靜電屏蔽的含義：導(dǎo)體殼可以保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽。 實(shí)驗(yàn)三：靜電屏蔽實(shí)驗(yàn) 用感應(yīng)起電機(jī)讓金屬導(dǎo)體球帶電，導(dǎo)體球能夠使放在它附近的驗(yàn)電羽張開(kāi)，而用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電羽罩住之后，讓金屬導(dǎo)體球帶電，驗(yàn)電羽將不會(huì)受到任何影響，此處讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并能夠合理解釋。 該實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己動(dòng)手做，親自感受靜電屏蔽并能做出合理的解釋。 實(shí)驗(yàn)四：法拉第籠實(shí)驗(yàn) 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(huì)受任何影響。 (2) 靜電屏蔽的應(yīng)用 ①高壓帶電作業(yè)時(shí)所用的屏蔽服。 讓學(xué)生觀察工人高壓作業(yè)的圖片，讓

7、學(xué)生想象屏蔽服的結(jié)構(gòu)并作出解釋。 ②通信電纜外面包一層鉛皮。 (3) 空腔導(dǎo)體外部的屏蔽。 實(shí)驗(yàn)五：用感應(yīng)起電機(jī)給金屬導(dǎo)體球帶電，導(dǎo)體球與一個(gè)驗(yàn)電羽用一個(gè)金屬籠罩住，另一個(gè)驗(yàn)電羽放在金屬籠外，當(dāng)給導(dǎo)體球帶電時(shí)，內(nèi)外兩個(gè)驗(yàn)電羽都張開(kāi)，當(dāng)把金屬籠接地時(shí)，籠內(nèi)驗(yàn)電羽依然張開(kāi)，而籠外驗(yàn)電羽不張開(kāi)。 該實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：不接地時(shí)，籠內(nèi)外場(chǎng)強(qiáng)均不為零，而金屬籠接地后，籠內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)不為零，而籠外場(chǎng)強(qiáng)為零。 （由老師引導(dǎo)學(xué)生分析球殼內(nèi)部放入點(diǎn)電荷，分析不接地時(shí)電場(chǎng)的分布情況，再分析接地后電場(chǎng)的分布情況，從而作出解釋） 附：教學(xué)設(shè)計(jì)中碰到的問(wèn)題和困惑 本節(jié)課的關(guān)鍵在于讓學(xué)生

8、理解靜電平衡的過(guò)程，在此基礎(chǔ)上理解靜電屏蔽的原理并能夠加以利用，但鑒于電場(chǎng)本身的抽象性，學(xué)生剛剛開(kāi)始接觸電場(chǎng)的概念，對(duì)電場(chǎng)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，學(xué)生不太容易想清楚放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體自由電荷將怎樣運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)無(wú)法用實(shí)驗(yàn)展示，因此采用動(dòng)畫(huà)模擬放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體中的自由電荷的定向移動(dòng)過(guò)程，想來(lái)應(yīng)該對(duì)學(xué)生理解這個(gè)過(guò)程有一定幫助，但從科學(xué)的角度來(lái)分析，電子真實(shí)的運(yùn)動(dòng)情況是否真的如此還有待商榷，怎樣能夠更準(zhǔn)確、更形象、更真實(shí)地模擬電荷運(yùn)動(dòng)還有待進(jìn)一步探討。 物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的，因此教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該讓學(xué)生更多地觀察實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上能夠從科學(xué)的角度加以解釋

9、，但靜電實(shí)驗(yàn)因天氣等原因不太容易成功，今后在實(shí)驗(yàn)儀器上是否可以在進(jìn)一步加以改進(jìn)，使靜電實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟诳刹僮餍?、可觀察性以及能否真正她說(shuō)明物理原理等方面能夠得到較大的改善。以上是我在教學(xué)設(shè)計(jì)中碰到的主要問(wèn)題，希望有關(guān)專家能夠提出合理有效的意見(jiàn)和建議。謝謝。 《靜電屏蔽》學(xué)案 一、靜電感應(yīng) 放在電場(chǎng)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(shí)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(qiáng)電場(chǎng)E0中的一段導(dǎo)體中的一些自由電子，勻強(qiáng)電

10、場(chǎng)E0方向水平向右，請(qǐng)?jiān)谟覉D中作出勻強(qiáng)電場(chǎng)E0對(duì)這些自由電荷的電場(chǎng)力的示意圖。 (2)你認(rèn)為這些自由電子在電場(chǎng)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(chǎng)分布情況如何，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)電場(chǎng)線的大致分布。 (4)請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)對(duì)這些自由電子的電場(chǎng)力示意圖。 (5)隨著導(dǎo)體兩側(cè)堆積的電荷越來(lái)越多，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，最終是否還會(huì)有電荷的定向移動(dòng)? (6)最終感應(yīng)電荷建立的電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為多少？ 三、靜電屏蔽 導(dǎo)體殼可以保護(hù)它所包同的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽。 4