静电现象的应用--导学案

山东省成武第二中学高二物理学案课型：新授课主备人：陈德宾序号：07姓名：班级：备课时间：2014.9.10学生评价老师评价第1页共3页第一章静电场第7节静电现象的应用导学案1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3．知道静电屏蔽及其应用4．经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程重点：理解静电平衡的条件和特点解决问题的方法难点：1．理解静电平衡的条件和特点；2．理解静电屏蔽及其应用教学方法：推理归纳法、问题解决法、实验法1．电场的基本特性：2．金属导体的特征：由做热振动的和做无规则热运动的组成3．静电感应现象指4．静电感应现象的实质是1.放在电场中的导体是怎样达到静电平衡的？2.达到静电平衡状态的导体有什么特点？3.导体上的电荷是如何分布的？怎样证明与分析？4.什么是尖端放电？为什么会发生尖端放电？5.什么是静电屏蔽？它有什么应用？【探究一】静电平衡状态下导体的电场是怎样的？1．问题：一个不显电性的金属中性导体放在电场中为何两端又能显示出电性呢？引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？2．理论分析：3．结论：4．如图在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？5．静电平衡的特点：⑴内部场强（如果不满足则自由电子将直至）⑵导体的表面是，整个导体是。☆☆小试牛刀1：如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况（）A．A球带正电，B球带负电B．A球带正电，B球不带电C．A球不带电，B球带负电D．以上说法都不正确【探究二】导体上电荷的分布演示法：1.拉第圆筒实验2．结论：净电荷分布在导体导体表面附近电场线与表面导体尖端处电荷密度3．理论分析：理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面反证法：若内部有自由电荷，则内部场强，导体就不是处于静电平衡状态4．静电平衡时导体周围电场分布：上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线（为什么）【探究三】尖端放电1．导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？2．尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用？【探究四】静电屏蔽1.空腔导体的特点：净电荷只分布在，内表面，空腔内没有。一、学习目标四、探究导航三、自学提纲二、温故知新+－－＋＋＋－++－－＋＋＋－AB+C山东省成武第二中学高二物理学案课型：新授课主备人：陈德宾序号：07姓名：班级：备课时间：2014.9.10学生评价老师评价第2页共3页2.静电屏蔽:外部电场对内部仪器没有影响。若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小若将球壳接地，则内外各不影响3.应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩；通信电缆版面包一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱。☆☆小试牛刀2：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强（）A．EA≠0，EB=0，EC=0B．EA≠0，EB≠0，EC=0C．EA≠0，EB≠0，EC≠0D．EA=0，EB≠0，EC=0题型一：对静电平衡的理解及应用[例题1]长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距导体棒左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于________，方向________。[审题指导]解答本题时应把握以下两点：(1)导体内的电场强度是点电荷形成的电场与感应电荷形成的电场的矢量和。(2)感应电荷的电场强度与点电荷q的电场强度等大反向。规律方法：根据场源电荷和感应电荷在导体内部电场的合电场强度为零的特点，可知在导体内部的同一点，感应电荷电场的电场强度与场电荷电场的电场强度大小相等，方向相反。因此，可将求解感应电荷电场在导体内部的电场强度问题，转换为求解场电荷电场的电场强度的问题。[变式训练1]一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则()A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec题型二：对静电屏蔽现象的理解[例题2如图所示，一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则()A．若M接地，N上无感应电荷B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷[思路点拨]M接地，起到屏蔽外部的作用，只有M内有电场，N上当然就没有感应电荷；若M不带电，也不接地，在M内外都有发散电场。借题发挥：不接地的空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场，其本质都是由于激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清原电荷产生的电场，感应电场以及叠加后的合电场。[变式训练2]如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则()A．球壳内壁带负电B．球壳外壁带正电C．球壳外壁不带电D．若将接地线去掉再移出正电荷，球壳外壁带负电六、自我知识建构五、应用学习+＿＿＿＋＋＋+++ABC山东省成武第二中学高二物理学案课型：新授课主备人：陈德宾序号：07姓名：班级：备课时间：2014.9.10学生评价老师评价第3页共3页A组基础巩固1．处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是()A．导体内部无任何电场B．外电场不能进入导体内部C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零2．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后()A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场强度的方向由a指向b3.导体球壳B带有正电荷Q，其中心处放有导体球A，用细金属丝通过B上的小孔与地相连(细金属丝不与球壳B相碰)，如图所示。则导体球A()A．不带电B．带正电C．带负电D．可能带正电，也可能带负电B组能力提升4.如图所示，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态，若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示电场线，要求严格作图)。[课时跟踪训练](满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1.如图所示为空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔内，静电平衡时，图中A、B、C三点的电场强度E和电势φ的关系是()A．EAEBEC，φAφBφCB．EA＝EBEC，φA＝φBφCC．EA＝EB＝EC，φA＝φBφCD．EAEBEC，φAφCφB2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是()A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D．以上说法都不对3.如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小为EA。在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为EB。当A、B同时存在时，根据电场强度叠加原理，P点的电场强度大小应为()A．EBB．EA＋EBC．|EA－EB|D．以上说法都不对4.图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r。该点电荷在金属球上产生的感应电荷的电场在球心的电场强度大小等于()A.kQr2－kQR2B.kQr2＋kQR2C．0D.kQr25．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则()A．A球带负电，B球带正电B．A球带负电，B球不带电C．A、B两球都带负电D．A、B两球都带正电6．如图所示，B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，A是验电器，A、B相距较远，导线C的一端接验电器的金属球，下列现象正确的是()A．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔张开B．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔张开C．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔不张开D．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔不张开7.如图所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q的电场)，从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中()A．小球做匀速直线运动B．小球做先减速，后加速的运动C．小球的电势能保持不变D．电场力对小球所做的功为零8．(2014·苏州高二检测)如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是()A．闭合开关S1，有电子从枕形导体流向地B．闭合开关S2，有电子从枕形导体流向地C．闭合开关S1，有电子从地流向枕形导体D．闭合开关S2，没有电子通过S2二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9．(9分)在负电荷附近有两个绝缘导体M、N，由于静电感应发生了如图所示的电荷分布，当用导线将ad两点连接起来时，导线中是否有电流流过？如果有电流，电流的方向是怎样的？10．(9分)电业工人创造了具有世界先进水平的超高压带电作业法。利用“绝缘梯”使输电线间的电势差逐渐变小，直到最后使人体的电势与输电线电势相等。试问：(1)人与输电线电势相等时，为什么没有危险？(2)超高压输电线周围存在强电场，人靠近输电线时，人体会有什么现象发生？(3)工人带电作业时穿着由金属丝和棉纱织成的均压服，有什么作用？八、补偿训练七、当堂检测