2019-2020年高二物理 第十三章 《電場》 第四節(jié) 靜電屏蔽（1）教案 舊人教版.doc

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2019-2020年高二物理 第十三章 《電場》 第四節(jié) 靜電屏蔽（1）教案 舊人教版 教學(xué)目標 一、知識目標： 1．了解導(dǎo)體導(dǎo)電機制、靜電平衡狀態(tài)、靜電感應(yīng)現(xiàn)象； 2．理解電場中處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點； 3．了解靜電屏蔽現(xiàn)象。 二、能力目標： 通過觀察分析了解靜電屏蔽在生活中的作用。 三、德育目標： 具有對科學(xué)的求知欲，樂于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)道理，有將科學(xué)技術(shù)用于日常生活社會實踐的意識。 教學(xué)重點 靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性，即其電荷分布、電場分布等。 教學(xué)難點 運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因。 教學(xué)方法 實驗演示，計算機輔助教學(xué)。 教學(xué)用具 1．演示靜電感應(yīng)：起電機，感應(yīng)電機（一對）、驗電球、驗電器（兩個），帶有絕緣架金屬球一個。 2．法拉第圓筒演示靜電平衡導(dǎo)體，內(nèi)部無凈余電荷：法拉第圓筒，驗電器（一個），驗電球，起電機。 3．靜電屏蔽演示：金屬網(wǎng)罩（一個），帶絕緣支架金屬球，驗電器。 4．計算機、大屏幕，自制CAI課件 課時安排 1課時 教學(xué)過程 一、引入新課： 實驗1 利用起電機使絕緣金屬球帶電，從而產(chǎn)生電場，把感應(yīng)起電機靠近A擺放，且接觸良好。 將不帶電驗電球A先與B接觸，再與驗電器金屬球D接觸，如此反復(fù)，可見D金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復(fù)幾次，可見E金屬箔也張開。 由此可知B、C兩端帶電。 此時，若將A上電荷放掉，讓A與C接觸后與D接觸，反復(fù)幾次，可見D金屬箔張角變小，可見B、C兩端電荷異號。 二、新課教學(xué)： 1．靜電感應(yīng) （1）什么叫靜電感應(yīng)：放在靜電場中的導(dǎo)體，它的自由電荷受電場力作用，發(fā)生定向移動，從而重新分布，在其表面不同部分出現(xiàn)了正、負電荷的現(xiàn)象。 ①可根據(jù)同性相斥、異性相吸，指出本實驗中距A近端（B端）有與A異號的電荷，距A遠端（C端）電荷與A同號。 實驗1中，可用A與B、C中部接觸的，再與驗電器接觸，驗電器金屬箔不張開，電荷分布在兩端。 ②也可以分析距A遠近不同，電勢不同，而金屬導(dǎo)體中自由電子在電場力作用下由電勢低處運動至電勢高處。 例如：若A帶正電，距A較遠端的C端電勢比B端低，故電子向B端運動，B端帶負電荷。根據(jù)電荷守恒，C端帶正電荷。 同理可分析A帶負電荷時，感應(yīng)電機上電荷分布。 （2）感應(yīng)電荷 靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體不同部分出現(xiàn)的凈電荷稱為感應(yīng)電荷。 靜電場中導(dǎo)體上自由電荷受電場力作用做定向移動會不會一直運動下去？ （3）靜電平衡狀態(tài) 導(dǎo)體置于電場中時，自由電荷受力，發(fā)生定向移動，從而重新分布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個與原電場反向的電場，阻礙電荷定向移動，直至最后無電荷定向移動為止，這時感應(yīng)電荷電場與原電場的合場強為零。 ①什么是靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體上處處無電荷定向移動的狀態(tài)。 ②特征：導(dǎo)體內(nèi)部處處場強為零。 在這個特征基礎(chǔ)上進行推論，可得靜電場中導(dǎo)體的特點。 2．靜電場中導(dǎo)體的特點：處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)處處場強為零。 （1）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上。 可采用反證法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場強度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動。 實驗2 法拉第圓筒實驗。 先用起電機使筒A帶電，至A中箔片張開為止，利用驗電球B可先從A外表面接觸，再與驗電器金屬球C接觸，反復(fù)幾次后，可明顯地看到C金屬箔張開，可說明A外表面有電荷。 若使B與A內(nèi)壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔將不張開，可驗證A內(nèi)壁無電荷。 （2）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點場強方向與該點表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，電荷將發(fā)生定向移動。 （3）處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體是個等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面，沿導(dǎo)體表面移動電荷，電場力與表面切向垂直，電場力做功為零。 所以 電勢差為零，表面是等勢面。 內(nèi)部處處E=0，任兩點間移動電荷，電場力為零，任兩點等勢，所以是等勢體。 3．應(yīng)用 （1）感應(yīng)起電（與摩擦起電比較） 使A帶電，B、C端將出現(xiàn)感應(yīng)電荷，把B、C分開，各自出現(xiàn)凈電荷，從而帶電。 （2）靜電屏蔽 實驗3 先使A帶電，然后移近驗電器B，由于靜電感應(yīng)，B的金屬箔片張開，若把B置于金屬網(wǎng)罩中，可發(fā)現(xiàn)B的金屬箔片不張開。 簡單分析：金屬網(wǎng)罩內(nèi)無電場。 任取一個導(dǎo)體殼，處于靜電場中，殼內(nèi)無電場。 反證法：若有電場，電場線發(fā)自殼壁，終止于殼壁，與殼是等勢體相矛盾，這樣的電場線不存在。 三、小結(jié)： 1．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷定向運動的狀態(tài)。 基本特征：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零；電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。 注 意：這里的“場強”，指的是合場強。 2．靜電屏蔽：導(dǎo)體殼可以使其內(nèi)部所包圍的區(qū)域不受外部電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。 四、布置作業(yè)： 課后習(xí)題 五、板書設(shè)計： 1．靜電感應(yīng)： 2．靜電場中導(dǎo)體的特點： 3．應(yīng)用：