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1、2022年高中物理人教版選修3-1 第一章 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 教案3 一、教學(xué)目標(biāo) 1、通過對(duì)靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動(dòng)情況的討論，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。 2、通過實(shí)驗(yàn)了解靜電平衡時(shí)帶電導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn) 3、了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象，關(guān)注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象 二、重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)：掌握靜電平衡的概念，理解導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的特征是本節(jié)的重點(diǎn) 難點(diǎn)：應(yīng)用靜電平衡的知識(shí)，理解靜電平衡的特征，認(rèn)識(shí)導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)是本節(jié)的難點(diǎn)。 三、設(shè)計(jì)思路 1、《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》是本章的難點(diǎn)內(nèi)容，概念規(guī)律非常抽象。學(xué)生只有在老師的指導(dǎo)下參與探究全過程，

2、才能深刻理解電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)、規(guī)律?？朔季S定勢的負(fù)遷移和主觀臆斷的不良傾向，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究品質(zhì)。 2、本課題設(shè)計(jì)的另一思路旨在讓學(xué)生認(rèn)真討論，積極參與，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。這也是新課改的重要內(nèi)容。 3、本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的過程為：首先學(xué)生活動(dòng)：對(duì)不帶電的金屬導(dǎo)體放入電場中發(fā)生靜電現(xiàn)象的討論；然后學(xué)生歸納，教師總結(jié)得出靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)。最后通過兩道例題鞏固加深理解。 四、教學(xué)流程 教學(xué)進(jìn)程 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 活動(dòng)目標(biāo)及說明 （一）引入新課： 提問：1．電場的重要性質(zhì)是什么？ 2．金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何？ 3、將金屬導(dǎo)

3、體放入電場中自由電子會(huì)怎樣移動(dòng)？ 回答1：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。 回答2：金屬導(dǎo)體中原子由原子核和電子組成，離原子核較遠(yuǎn)的電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動(dòng)，成為自由電子，失去這種電子的原子便成為帶正電的離子。 回答3：導(dǎo)體內(nèi)自由電子會(huì)因受到與場強(qiáng)方向相反的電場力的作用而向場強(qiáng)的反方向定向移動(dòng)。 通過鞏固相關(guān)學(xué)過的知識(shí)，使新課教學(xué)變得容易 過渡語：在電場中的導(dǎo)體沿著電場強(qiáng)度方向兩端出現(xiàn)等量異種電荷的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。 （二）探究新課： 一、靜電平衡 1：靜電平衡狀態(tài) 出示問題 1．電子的聚集會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？ 2．電子是否會(huì)永遠(yuǎn)這樣定向運(yùn)動(dòng)下

4、去？ 3．最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？ 學(xué)生分組討論 每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結(jié)果。 一組回答不準(zhǔn)確，另一組補(bǔ)充，修正 回答1：導(dǎo)體兩面出現(xiàn)的正負(fù)電荷會(huì)在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場方向相反的感生電場。這兩個(gè)電場疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場減弱。 回答2：只要導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)不為零，自由電子就會(huì)繼續(xù)做定向移動(dòng)。導(dǎo)體兩面的正負(fù)電荷就會(huì)繼續(xù)增加，導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)會(huì)進(jìn)一步削弱，直到導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)等于零為止 回答3：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng) 第1、2兩個(gè)提問是解決靜電平衡問題的兩個(gè)重要問題。 導(dǎo)體放在電場中，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)是一個(gè)非?？斓倪^程，但是對(duì)這一過程分析卻非常重要。這樣做不

5、僅突出了重點(diǎn)，也為突破難點(diǎn)打下基礎(chǔ) 教師畫圖闡述：當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)的自由電子（包括表面）不再發(fā)生定向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài) 3：靜電平衡的條件 提問：靜電平衡的條件？ 通過學(xué)生們互相討論積極回答： 讓學(xué)生積極參與到課堂上來，使之真正成為課堂的主人，學(xué)習(xí)的主人。體會(huì)學(xué)習(xí)的樂趣。 過渡語：處于靜電平衡的導(dǎo)體有兩種：原來不帶電的導(dǎo)體和孤立的帶電導(dǎo)體 4：靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn) （1）場強(qiáng)的特點(diǎn) 教師不再通過提問的方式來解決問題，而是放開手腳讓學(xué)生自由討論發(fā)揮，但提示學(xué)生可以先從導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)這個(gè)方面去思考。 （當(dāng)學(xué)生回答內(nèi)部場強(qiáng)的特點(diǎn)時(shí)

6、，教師順?biāo)浦厶岢鰧?dǎo)體外部場強(qiáng)的特點(diǎn)） 提問1：導(dǎo)體外部場強(qiáng)為什么有這樣的特點(diǎn)？提示學(xué)生可以用反證法 學(xué)生1回答：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零 學(xué)生2回答：靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外部的場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。 回答1：假如不是這樣，場強(qiáng)就會(huì)有一個(gè)沿導(dǎo)體表面的分量，導(dǎo)體上的自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，這就不是平衡狀態(tài)了。 教師的引導(dǎo)，學(xué)生的積極參與得到知識(shí)，而不要作為一個(gè)知識(shí)點(diǎn)硬塞給學(xué)生，否則沒有感性認(rèn)識(shí)，容易忘記。對(duì)學(xué)生的積極回答要及時(shí)肯定，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。 （2）電勢的特點(diǎn) 提示學(xué)生根據(jù)已學(xué)過的關(guān)于電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系來探究電勢的特點(diǎn) 學(xué)生3

7、回答：根據(jù)電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系可知，若場強(qiáng)處處為零，則任意兩點(diǎn)間的電勢差為零，也就是導(dǎo)體上各點(diǎn)間的電勢都相等。所以，處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，它的表面是個(gè)等勢面。（電場強(qiáng)度處處為零則電勢對(duì)空間位置的變化率處處為零，空間各點(diǎn)的電勢相等） 回答2：假如不是這樣，某兩點(diǎn)間就會(huì)存在電勢差，就有電場線的存在，導(dǎo)體上的自由電子就還會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，這就不是平衡狀態(tài)了。 在分析和討論的過程中，教師要注意宏觀調(diào)控，穿插適當(dāng)?shù)闹敢蜌w納，做到放得開，收得攏。 闡述：地球是個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢體，這是我們可以把大地選做零電勢體的一個(gè)原因。 等

8、勢體是個(gè)難點(diǎn)，要給學(xué)生一定的討論、思維時(shí)間。讓學(xué)生體會(huì)得到結(jié)論。 鞏固練習(xí) 例1：學(xué)案導(dǎo)練1： 如圖，將導(dǎo)體AB放在點(diǎn)電荷的附近。（1）判斷A、B端各帶什么電？ （2）用一根導(dǎo)線將A、B連接，電子是否會(huì)定向移動(dòng) 例2:如圖，長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端為R的某點(diǎn).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)處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小為多大? A B ⊕ （1）A端帶負(fù)電，B端帶正電 （2）電子不會(huì)定向移動(dòng)，因?yàn)閷?dǎo)體是個(gè)等勢體，導(dǎo)線連接的是電勢相等的兩個(gè)點(diǎn)，電荷在這兩點(diǎn)間不會(huì)移動(dòng)，就像用水管連接高

9、度相等的兩個(gè)裝水容器，水不會(huì)再水管內(nèi)流動(dòng)一樣。 學(xué)生1回答：根據(jù)導(dǎo)體靜電平衡的特點(diǎn)，棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)與電電荷在此點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)等大反向所以答案為： 通過例題分析加深學(xué)生印象 （3）電荷分布的特點(diǎn) 演示課本25頁的法拉第圓筒實(shí)驗(yàn) （視頻演示） 提問1：由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能得到什么結(jié)論？為什么？ 學(xué)生1回答：靜電平衡狀態(tài)下帶電導(dǎo)體的電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面 學(xué)生2回答：因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體內(nèi)部就不可能有未被抵消的電荷，假如內(nèi)部某處有凈電荷，在它附近的場強(qiáng)就不可能為零。 帶點(diǎn)導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)對(duì)于學(xué)生來說是十分深?yuàn)W的問題，必須通過實(shí)驗(yàn)才

10、能加深體會(huì) 提問2：帶電導(dǎo)體的電荷是否均勻分布在導(dǎo)體的外表面？ 引導(dǎo)學(xué)生看課本書第19頁圖1.4-5中乙圖，一頭大一頭小的導(dǎo)體電荷在外表面分布的情況 學(xué)生2回答：電荷分布不均勻，越尖的地方電荷分布越多，越平的地方電荷分布越少。 在教學(xué)過程中充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)媒體的作用，使它真正為提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)。 尖端放電 動(dòng)畫演示尖端放電的實(shí)驗(yàn) 閱讀課本26頁尖端放電內(nèi)容并用自己的語言復(fù)述尖端放電的內(nèi)容及其應(yīng)用和防止 教師總結(jié)：靜電平衡時(shí)，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部沒有電荷；在導(dǎo)體表面，越尖銳的的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。 靜

11、電屏蔽：教師帶領(lǐng)學(xué)生分析，教師講解時(shí)注意畫圖 具有空腔的金屬導(dǎo)體在靜電平衡狀態(tài)下，不僅導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零，而且腔內(nèi)場強(qiáng)也為零，因而置于腔內(nèi)的物體不受外界電場的影響，這種作用叫靜電屏蔽 知識(shí)擴(kuò)展：1、空腔導(dǎo)體在外電場中處于靜電平衡，其內(nèi)部場強(qiáng)總等于零，因此外電場不可能對(duì)其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響； 2、空腔導(dǎo)體不接地的屏蔽為外屏蔽，空腔導(dǎo)體接地的屏蔽為全屏蔽 若空腔導(dǎo)體導(dǎo)體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時(shí)，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生異號(hào)的感生電荷，如果外殼不接地則外表面會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體同號(hào)的感生電荷，此時(shí)感應(yīng)電荷的電場將對(duì)外界產(chǎn)生影響，這時(shí)空腔導(dǎo)體只能對(duì)外電場屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響，所以叫外屏

12、蔽；如果外殼接地，外表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過接地線流入大地，外界對(duì)殼內(nèi)無法影響，內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響也隨之而消除，所以這種屏蔽較全屏蔽 定義延伸：為了避免外界電場對(duì)儀器設(shè)備的影響，或者為了避免電氣設(shè)備的電場對(duì)外界的影響，用一個(gè)空腔導(dǎo)體把外電場遮住，使其內(nèi)部不受影響，也不使電氣設(shè)備對(duì)外界產(chǎn)生影響，這就叫做靜電屏蔽 3、靜電屏蔽的應(yīng)用： 電子儀器設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的鉛皮等等都是用來防止外界電場干擾的屏蔽措施。 總之：在靜電平衡狀態(tài)下，無論是空心導(dǎo)體還是實(shí)心導(dǎo)體；不論導(dǎo)體本身帶電多少，導(dǎo)體必定為等勢體，其內(nèi)部場強(qiáng)為零，這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)；封閉導(dǎo)體殼無論接地與否，

13、內(nèi)部電場不受殼外電荷與電場的影響，接地封閉導(dǎo)體殼外電場不受殼內(nèi)電荷的影響，這種現(xiàn)象也叫靜電屏蔽 鞏固練習(xí) 課堂小結(jié) 布置作業(yè) 例2：如圖所示，把一個(gè)帶正電的小球放人原來不帶電的金屬空腔球殼內(nèi)，小球帶不帶電？ 課后思考：為什么驗(yàn)電器的頂部是金屬小球而不是針狀導(dǎo)體？ 學(xué)生回答：小球和球殼內(nèi)表面均不帶點(diǎn)，正電荷只分布在球殼外表面。 學(xué)生回答，糾正、補(bǔ)充 五、教學(xué)反思 本節(jié)是這一章的難點(diǎn)，內(nèi)容抽象、深?yuàn)W，并且要很好的體現(xiàn)新課程理念。上好本堂課就顯得比較困難，所以必須注意下面幾點(diǎn)： 1、改變傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式或教師提問題、學(xué)生回答問題的單一做法。教師可創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，更主動(dòng)的提出問題，解決問題。所以教師在組織和引導(dǎo)學(xué)生研究的過程中要及時(shí)組織學(xué)生評(píng)價(jià)，從而提高學(xué)生的思維品質(zhì)和課堂效率。 2、要引導(dǎo)全體學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，親身體驗(yàn)探究、思考和研究的全過程，讓學(xué)生通過這些過程開闊視野，激發(fā)學(xué)生的求異心理取向，從而激發(fā)學(xué)生的潛能。真正落實(shí)三維課程目標(biāo)。3、在學(xué)生自由討論和探究時(shí)，要認(rèn)真聽取每一位同學(xué)的觀點(diǎn)肯定他們的成功之處和指出不足之處，讓學(xué)生感到有成就感，既活躍了課堂氣氛，又符合成功教育的要求。