2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十三章 電場(chǎng) 四、靜電屏蔽(第一課時(shí)).doc

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2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十三章 電場(chǎng) 四、靜電屏蔽(第一課時(shí)) 從容說(shuō)課 本節(jié)在解釋靜電感應(yīng)的基礎(chǔ)上介紹了靜電屏蔽現(xiàn)象．這次教材修訂把原先這節(jié)的電場(chǎng)中的導(dǎo)體改為靜電屏蔽充分體現(xiàn)了聯(lián)系實(shí)際、注重應(yīng)用的教改思路． 本節(jié)的教材特點(diǎn)是：1．在知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中重視推理的過(guò)程；2．重視實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在理論和實(shí)際結(jié)合中理解知識(shí)． 結(jié)合教材的上述特點(diǎn)及教材地位，可把本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1．使學(xué)生知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài)． 2．理解靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零的特點(diǎn)． 3．知道靜電屏蔽及其應(yīng)用． 本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)定位于對(duì)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)的理解上． 本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)定位于對(duì)靜電平衡的導(dǎo)體特點(diǎn)的理解應(yīng)用上． 結(jié)合本節(jié)的教材特點(diǎn)，為了突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，在教學(xué)中采用推理歸納法、實(shí)驗(yàn)探究法等多種教學(xué)方法，在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的同時(shí)，教師加以適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥拓展． 本節(jié)的教學(xué)程序如下： 復(fù)習(xí)設(shè)疑引入課題→結(jié)合分析提綱獨(dú)立推導(dǎo)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)→教師點(diǎn)撥師生互動(dòng)歸納→實(shí)例分析應(yīng)用(靜電屏蔽) →補(bǔ)充深入理解靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的其他特點(diǎn)→拓展應(yīng)用→小結(jié)歸納． 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1．知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài)． 2．理解靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零的特點(diǎn)． 3．知道靜電屏蔽及其應(yīng)用． 二、能力目標(biāo) 通過(guò)對(duì)靜電平衡狀態(tài)下內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零的推導(dǎo)過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理的能力、分析問(wèn)題的能力． 三、德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生形成積極思維、善于培養(yǎng)推理的科學(xué)思維方式． 教學(xué)重點(diǎn) 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)。 教學(xué)難點(diǎn) 空腔導(dǎo)體內(nèi)在空腔導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)場(chǎng)強(qiáng)處處為零． 教學(xué)方法 推理歸納法、問(wèn)題解決法、實(shí)驗(yàn)法． 教學(xué)用具 驗(yàn)電器(兩個(gè))、法拉第圓筒(一個(gè))、有絕緣柄的金屬小球一個(gè)、帶絕緣支架的金屬球一個(gè)、金屬網(wǎng)罩一個(gè)． 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 [投影本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)法指導(dǎo)] (一)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因． 2．理解靜電平衡狀態(tài)及靜電平衡下導(dǎo)體的特點(diǎn)． 3．知道靜電屏蔽及其應(yīng)用． (二)學(xué)法指導(dǎo) 1．結(jié)合分析提綱自主推理靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)的特點(diǎn)． 2．應(yīng)用知識(shí)解釋實(shí)際現(xiàn)象——靜電屏蔽． [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程] 一、復(fù)習(xí)導(dǎo)入 [復(fù)習(xí)]投影思考題 1．什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象? 2．靜電感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是什么? [學(xué)生活動(dòng)] 結(jié)合已有知識(shí)回顧復(fù)習(xí)． [引入]在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，是什么力使導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷分開(kāi)?電荷重新分布后，導(dǎo)體會(huì)發(fā)生什么樣的現(xiàn)象呢?本節(jié)課我們來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題． 二、新課教學(xué) (一)靜電平衡狀態(tài) [投影]第一節(jié)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象 [學(xué)生分析] 導(dǎo)體中的正負(fù)電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移． [投影]分析提綱： 1．導(dǎo)體C(帶正電)周圍存在什么特殊物質(zhì)? 2．電場(chǎng)中的電荷受力方向如何? 3．金屬導(dǎo)體中的自由電荷是什么? 4．在什么條件下物體處于平衡狀態(tài)? [學(xué)生探究活動(dòng)] 結(jié)合分析提綱分析電荷轉(zhuǎn)移的原因及最終導(dǎo)體的特點(diǎn)． 先獨(dú)立自主探究，再閱讀課本對(duì)比，最后小組互動(dòng)探究釋疑． [抽查學(xué)生代表匯報(bào)分析推理過(guò)程及結(jié)論，其他同學(xué)補(bǔ)充，最終統(tǒng)一觀點(diǎn)] [教師點(diǎn)撥歸納] 1．金屬導(dǎo)體中自由電子受到導(dǎo)體C周圍產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用后向左移動(dòng)，在右側(cè)出現(xiàn)多余正電荷，然后導(dǎo)體兩側(cè)正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng)，因與原來(lái)的電場(chǎng)反向，疊加的結(jié)果是使原場(chǎng)強(qiáng)逐漸減弱，直至為零．此時(shí)F=Eq=O，電荷將不會(huì)再運(yùn)動(dòng)，處于一個(gè)平衡狀態(tài)． 2．CAI課件模擬 將一不帶電導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)，導(dǎo)體即處于帶電體所形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下,逆著電場(chǎng)線定向移動(dòng),使導(dǎo)體的一側(cè)聚集負(fù)電荷,而導(dǎo)體另一側(cè)卻聚集等量的正電荷． [引入概念]教師介紹 靜電平衡狀態(tài):導(dǎo)體中(包括表面)沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)． [學(xué)生活動(dòng)] 先簡(jiǎn)單歸納一下靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)． [學(xué)生敘述] 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)； ①內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零． ②導(dǎo)體中沒(méi)有電荷的定向移動(dòng)(包括表面)． (二)靜電屏蔽 [多媒體課件動(dòng)畫模擬] 緒言中“籠外電閃雷鳴，籠內(nèi)小鳥安然無(wú)恙”． [提出問(wèn)題] 上述現(xiàn)象的原因是什么呢? [學(xué)生探究活動(dòng)] [提示]小鳥受不受電場(chǎng)的作用?為什么? 學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)及提示分析猜想． [學(xué)生活動(dòng)] 討論釋疑閱讀歸納． [教師點(diǎn)撥拓展] [演示實(shí)驗(yàn)] ①將驗(yàn)電器放在帶正電的金屬球A的附近． ②先用金屬網(wǎng)將驗(yàn)電器罩住，再把帶正電的金屬球A放在它的附近． [學(xué)生活動(dòng)] 對(duì)比觀察現(xiàn)象，類比現(xiàn)象歸納． [師生互動(dòng)歸納] [現(xiàn)象]未用金屬網(wǎng)罩前，由于靜電感應(yīng)，箔片張開(kāi)，表明驗(yàn)電器受到了外電場(chǎng)的影響；當(dāng)用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住后，驗(yàn)電器的箔片不再?gòu)堥_(kāi)，表明金屬網(wǎng)罩內(nèi)的區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響． [原因]由于處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，將導(dǎo)體挖空(如金屬網(wǎng)罩)，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)仍處處為零，這樣，導(dǎo)體殼就可以保護(hù)它所包圍的區(qū)域不受外部的影響．這種現(xiàn)象叫靜電屏蔽． [錄像資料]靜電屏蔽的實(shí)例 ①電子儀器外套金屬網(wǎng)罩． ②通訊電纜的外面包一層鉛皮． *(三)靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的其他特點(diǎn) ※[學(xué)生活動(dòng)] 1．討論處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部有沒(méi)有電荷? 2．如果使中性導(dǎo)體帶電，它就成了帶電體，分析所帶的電荷在導(dǎo)體上如何分布． ※[師生共同總結(jié)] 1．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，則導(dǎo)體的內(nèi)部就沒(méi)有電荷．因?yàn)槿绻麑?dǎo)體內(nèi)部某處有電荷，它附近的場(chǎng)強(qiáng)就不可能為零，導(dǎo)體就不能處于靜電平衡狀態(tài)． 2．使中性導(dǎo)體帶電后，導(dǎo)體就成了帶電體，由于伺種電荷相互排斥，所帶的電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上． ※[演示] 取兩個(gè)驗(yàn)電器A和B，在B上裝一個(gè)幾乎封閉的金屬圓筒C(叫法拉第圓筒)．使C帶電、B的箔片張開(kāi)，用有絕緣柄的金屬小球D先與C表面接觸一下，再讓D與A的金屬球接觸一下，如此反復(fù)多次，發(fā)現(xiàn)A的箔片漸漸張開(kāi)． [學(xué)生分析得到] 該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明C的外表面上有電荷． ※[演示二] 重做演示一，改為先讓D與C的內(nèi)表面接觸一下，再與不帶電的A的金屬球接觸一下，如此反復(fù)多次，發(fā)現(xiàn)A的箔片始終閉合． [分析得到] 說(shuō)明C的內(nèi)表面不帶電． ※[結(jié)論] 靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，且由于內(nèi)表面不帶電，故導(dǎo)體殼C內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，E=O．即靜電平衡狀態(tài)下的空腔導(dǎo)體的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)也處處為零． (四)拓展應(yīng)用 1．將一不帶電的金屬導(dǎo)體置于一不斷變化的電場(chǎng)中，則( ) A．導(dǎo)體中將不斷存在電流 B．導(dǎo)體將發(fā)熱 C．導(dǎo)體不可能處于靜電平衡 D．導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)將時(shí)刻為零 2．將一個(gè)絕緣金屬球移近一個(gè)因帶正電而金屬箔張開(kāi)的驗(yàn)電器，下述絕緣金屬球肯定帶負(fù)電荷的情況是（ ） A．金屬球跟驗(yàn)電器上端的金屬球碰一下，驗(yàn)電器金屬箔張角變得比原來(lái)更大 B金屬球移近時(shí)，驗(yàn)電器張角漸漸增加 C．金屬球漸漸移近的過(guò)程中，驗(yàn)電器金屬箔的張角先變小至閉合，然后張開(kāi) D．金屬球移近時(shí)，驗(yàn)電器張角明顯地變小 3．如圖所示，在固定的帶電金屬球B旁邊掛一個(gè)不帶電的金屬球．試討論金屬球A的運(yùn)動(dòng)情況． [參考答案] 1．ABC 2．C 3.(1)如果A、B較遠(yuǎn)，不能達(dá)到接觸，A將向B靠攏到某一位置而處于平衡狀態(tài)． (2)如果A、B較近，A將向B靠攏并接觸后帶上同種電荷而相互排斥，使A球遠(yuǎn)離B在某處處于平衡狀態(tài)． 三、小結(jié) 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)了以下幾個(gè)問(wèn)題： l．靜電感應(yīng)現(xiàn)象的原因：當(dāng)不帶電導(dǎo)體處于電場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下，逆電場(chǎng)線而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體一側(cè)帶負(fù)電，而另一側(cè)帶上正電． 2．靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零． 3．靜電屏蔽 金屬網(wǎng)罩將外電場(chǎng)遮住，而使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響，是靜電平衡下的導(dǎo)體其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零的理論的應(yīng)用． 四、作業(yè) 1．閱讀本節(jié)內(nèi)容． 2．預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容：電勢(shì)差、電勢(shì)． 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1．如圖所示，在一個(gè)原來(lái)不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電的帶電體，A、B分別是球殼內(nèi)、外的兩點(diǎn)，C是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場(chǎng)分布是( ) A．EA≠O，EB=0，EC=O B．EA≠O，EB≠O，EC=O C．EA =0，EB≠0，EC≠0 D．EA=O，EB≠O，EC=O 2．如圖所示的裝置中，A、B是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來(lái)都不帶電，中間用導(dǎo)線連接．現(xiàn)用一個(gè)帶正電的小球C靠近B球，用手摸一下B球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球C，那么( ) A．A球帶正電，B球帶負(fù)電 B．A球帶正電，B球不帶電 C．A球不帶電，B球帶負(fù)電 D．以上三種說(shuō)法都不對(duì) 3．金箔驗(yàn)電器原來(lái)帶有正電荷，現(xiàn)將某帶電體靠近驗(yàn)電器時(shí)，金箔張開(kāi)的角度增大．說(shuō)明該帶電體帶有__________． 4．長(zhǎng)為l的金屬棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的正電荷放在距棒左端R處，將一帶電荷量為q的負(fù)點(diǎn)電荷放在距棒右端R處，如圖所示．當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)O處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為_(kāi)________方向_________． [參考答案] 1．B 2．A 3．正電 4． 由右指向左