《静电屏蔽》教学设计

1《静电屏蔽》教学设计云南师大附中王勇【教育设计思想】本节课的关键在于理解放入电场中的导体如何达到静电平衡的过程，让学生想清楚处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在此基础上理解静电屏蔽及其应用。鉴于学生刚刚开始接触电场的概念，对电场的理解还比较模糊和生疏，因此对放入电场中的导体如何到达静电平衡的过程，采用设问并让学生自己解决的方法，让所有学生在学习的过程中都能有所思，进一步加强学生对电场的理解，同时锻炼和培养学生逻辑思维能力和推理能力，让学生能够从科学的角度理解放入电场中的导体，从不平衡到到达静电平衡的过程，这样可以很自然的得到处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，静电屏蔽实际上是这一点的应用，到此学生应该很容易理解静电屏蔽的原理并能加以利用。物理学是一门以实验为基础的学科，在教学过程中应该让学生观察物理实验，尊重实验事实，并能够寻求恰当的方法，通过合理的推理和验证，来揭示和总结物理现象背后的物理本质，因此这一节课应该以实验为主线来组织教学，让学生观察实验，总结物理规律，并能作出合理的解释。【教学目标】知识与技能1．理解静电感应发生的过程2．建立静电平衡的概念3．理解静电屏蔽及其应用过程与方法通过思考和想象，理解静电屏蔽，并能科学地加以解释；通过合作与交流，提高团结协作的能力和与他人相处的能力；通过科学的教育方法，使学生综台素质得到提高。情感态度与价值观渗透科学与人文教育相结合，引领学生热爱大自然，体验获得成功的喜悦。【教学准备】1．实验器材准备：验电羽，验电器，高压感应线圈，感应起电机，金属导体球，金属网罩，法拉第笼，绝缘材料。2．教育教学准备：把学生分成几个小组，在教学过程中适时适当地进行讨论、合作和交流。【教学过程】实验一：通过高中物理课本（人教版修订本）序言中的一个实验引入新课，课本中是用感应起电2机给装有小鸟的金属笼带电，而金属笼中的小鸟安然无恙，此处为了加强实验的演示效果和方便操作，将感应起电机换成用高压感应线圈对金属笼放电，提出问题，让学生带着问题开始思考和学习。1．静电感应实验二：静电感应实验这一段的教学主要采用学生观察实验并加以解释的方法，让学生建立静电感应的概念，并明白感应电荷的含义。放入电场中的导体，导体内部的自由电荷由于受到电场力的作用，将在导体内部重新分布，这种放在电场中的导体，自由电荷重新分布的现象，叫静电感应现象。此时导体两端出现的电荷叫感应电荷。2．静电平衡A．此处用以下几个问题，让学生结合课本研究静电平衡的过程(1)右图中“”表示放入匀强电场E0中的一段导体中的一些自由电子，匀强电场E0方向水平向右，请在右图中作出匀强电场E0对这些自由电荷的电场力的示意图。(2)你认为这些自由电子在电场力的作用下将向那一端迁移，迁移的结果将使导体左右两侧分别堆积何种感应电荷?(3)感应电荷建立的电场分布情况如何，请在图中画出感应电荷建立的电场电场线的大致势布。(4)请在图中画出感应电荷建立的电场对这些自由电子的电场力示意图。(5)随着两端堆积的电荷越来越多，感应电荷的电场越来越强，最终是否还会有电荷的定向移动？(6)最终感应电荷建立的电场与外电场叠加，导体内部场强应为多少?B．最终引导学生得出结论：(1)标志：自由电荷停止定向移动。(2)特点：导体内部场强处处为零。3．静电屏蔽(1)根据处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零的特点，引导学生理解静电屏蔽的含义：导体壳可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫静电屏蔽。实验三：静电屏蔽实验用感应起电机让金属导体球带电，导体球能够使放在它附近的验电羽张开，而用金属网罩将验电羽罩住之后，让金属导体球带电，验电羽将不会受到任何影响，此处让学生观察实验现象并能够合理解释。E03该实验由学生自己动手做，亲自感受静电屏蔽并能做出合理的解释。实验四：法拉第笼实验用高压电电击金属网做成的金属笼，笼内站一人，笼内的人不受任何影响，而且可以用手触摸金属笼内壁，不会受任何影响。(2)静电屏蔽的应用①高压带电作业时所用的屏蔽服。让学生观察工人高压作业的图片，让学生想象屏蔽服的结构并作出解释。②通信电缆外面包一层铅皮。(3)空腔导体外部的屏蔽。实验五：用感应起电机给金属导体球带电，导体球与一个验电羽用一个金属笼罩住，另一个验电羽放在金属笼外，当给导体球带电时，内外两个验电羽都张开，当把金属笼接地时，笼内验电羽依然张开，而笼外验电羽不张开。该实验由学生自己动手做实验，引导学生总结出：不接地时，笼内外场强均不为零，而金属笼接地后，笼内场强不为零，而笼外场强为零。（由老师引导学生分析球壳内部放入点电荷，分析不接地时电场的分布情况，再分析接地后电场的分布情况，从而作出解释）附：教学设计中碰到的问题和困惑本节课的关键在于让学生理解静电平衡的过程，在此基础上理解静电屏蔽的原理并能够加以利用，但鉴于电场本身的抽象性，学生刚刚开始接触电场的概念，对电场的分布和特性都还不十分熟悉，在加上导体内部的自由电荷做的无规则运动，学生不太容易想清楚放入电场中的导体自由电荷将怎样运动，这种运动无法用实验展示，因此采用动画模拟放入电场中的导体中的自由电荷的定向移动过程，想来应该对学生理解这个过程有一定帮助，但从科学的角度来分析，电子真实的运动情况是否真的如此还有待商榷，怎样能够更准确、更形象、更真实地模拟电荷运动还有待进一步探讨。物理学是以实验为基础的，因此教学过程中应该让学生更多地观察实验，并在实验的基础上能够从科学的角度加以解释，但静电实验因天气等原因不太容易成功，今后在实验仪器上是否可以在进一步加以改进，使静电实验能够在可操作性、可观察性以及能否真正她说明物理原理等方面能够得到较大的改善。以上是我在教学设计中碰到的主要问题，希望有关专家能够提出合理有效的意见和建议。谢谢。4《静电屏蔽》学案一、静电感应放在电场中的导体，自由电荷在的作用下的现象，叫静电感应现象。此时导体两端出现的电荷叫。二、静电平衡(1)右图中“”表示放入匀强电场E0中的一段导体中的一些自由电子，匀强电场E0方向水平向右，请在右图中作出匀强电场E0对这些自由电荷的电场力的示意图。(2)你认为这些自由电子在电场力的作用下将向那一端迁移，迁移的结果将使导体左右两侧分别堆积何种感应电荷?(3)感应电荷建立的电场分布情况如何，请在图中画出感应电荷建立的电场电场线的大致分布。(4)请在图中画出感应电荷建立的电场对这些自由电子的电场力示意图。(5)随着导体两侧堆积的电荷越来越多，感应电荷的电场越来越强，最终是否还会有电荷的定向移动?(6)最终感应电荷建立的电场与外电场叠加，导体内部场强应为多少？三、静电屏蔽导体壳可以保护它所包同的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫静电屏蔽。E0