【教學三維目標】
1.知道靜電感應產生的原因,理解什麼是靜電平衡狀態
2.理解靜電平衡時,淨電荷只分布在導體表面且內部場強處處為零
3.知道靜電遮蔽及其應用
【重點難點】
靜電平衡狀態
電場中導體的特點
【教學方法】
推理歸納法、問題解決法、實驗法
【教具準備】
驗電器、法拉第圓筒、有絕緣柄的金屬球乙個、金屬網罩、收音機、感應起電機、導線若干
【教學過程】
(一)複習提問
1、什麼是靜電感應現象?
2、靜電感應現象的實質是什麼?
3、在靜電感應時用手摸一下導體,再移走源電荷,則導體帶什麼電?
若將導體接地則情況如何?左端接地呢?
(二)新課教學
一、電場中的導體
1、 金屬導體的特徵:
由做熱振動的正離子和做無規則熱運動的自由電子組成
2、 靜電感應現象
問題:在源電荷的電場中引入金屬導體後會對空間各點的場強有影響嗎?
是什麼作用使金屬內的電子定向移動的?此移動一直進行嗎?
金屬導體內部有電場嗎?
答:使空間電場重新分布
源電荷的電場使導體內部自由電子定向移動
靜電平衡狀態:導體(包括表面)中沒有電荷定向移動時的狀態叫靜電平衡狀態
4、靜電平衡狀態下導體的特點:
⑴內部場強處處為零(不為0則自由電子將繼續移動直至合場強為0)
⑵導體中沒有自由電荷定向移動
⑶淨電荷分布在導體表面
實驗證明:法拉第圓筒實驗
⑷導體表面附近電場線與表面垂直
理論證明:中性導體帶電後,由於同種電荷相互排斥,淨電荷只能分布在表面
反證法:若內部有自由電荷,則內部場強不為0,導體就不是處於靜電平衡狀態
5、靜電平衡時導體周圍電場分布:
上圖空間實際電場分布,不會出現虛線電場線
二、靜電遮蔽
1、 空腔導體的特點:
淨電荷只分布在外表面,內表面不帶電,空腔內沒有電場
2、 靜電遮蔽
外部電場對內部儀器沒有影響若將源電荷置於空腔內,則外對內沒有影響,但內對外有影響
實驗演示:將收音機置於金屬網罩內則聲音大小減小
若將球殼接地,則內外各不影響
3、 應用
電學儀器和電子裝置外面套有金屬罩
通訊電纜版麵包一層鉛皮
高壓帶電作業人員穿金屬網衣
通訊工具在鋼筋結構房屋中接收訊號弱
(三)鞏固練習
例1:如圖所示,在乙個原來不帶電的金屬導體殼的球心處放一正電荷,試分析a、b、c三點的場強:
a.ea≠0 ,eb=0 ,ec=0
b.ea≠0 ,eb≠0 ,ec=0
c.ea≠0 ,eb≠0 ,ec≠0
d.ea=0 ,eb≠0 ,ec=0
例2:如圖所示,a、b是兩個架在絕緣支座上的金屬球,都不帶電,中間用導線連線,現用一帶正電的小球c靠近b,用手摸一下b球,再撤去導線,然後移走c球,則a、b帶電情況:
a.a球帶正電,b球帶負電
b.a球帶正電,b球不帶電
c.a球不帶電,b球帶負電
d.以上說法都不正確
例3:長為l的金屬棒原來不帶電,現將一帶電荷量為q的正電荷放在距棒左端r處且與棒在一條線上,則棒上感應電荷在棒內中點o處產生的場強的大小方向
(四)小結
1、靜電平衡狀態下導體有什麼特點?
2、靜電遮蔽有哪幾種情況?有哪些應用?
【布置作業】
【教後記】
1、 教材並沒有安排這一節的內容,但在歷屆高考中都有體現,所以對於這塊知識原則是講清基礎知識,不追求深難偏。
學生對電場強度大小,方向的判斷,導體內部外部的區別存在問題,準備在作業紙上讓他們逐步解決問題。
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