《9.4 静电的防止与利用》教案、导学案、同步练习

1/14《9.4静电的防止与利用》教案【教学目标】1．知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件。2．掌握静电平衡状态下的导体特点。3．了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。【教学重难点】掌握静电平衡状态下的导体特点。【教学过程】一、复习提问、新课导入教师：上为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？学生回答：略教师投影展示问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？教师：带着这两个疑问，本节课我们一齐来学习《静电的防止与利用》。（板书课题）二、新课教学（一）静电感应教师：把金属导体放入电场中，导体上会出现怎样的现象？画图阐述：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。（二）静电平衡提问：1．电子的聚集会出现怎样的结果？提问：2．电子是否会永远这样定向运动下去？画图阐述：当导体内的自由电子不再发生定向移动时，导体达到静电平衡状态。提问：3．最终会出现怎样的现象？总结：静电平衡的条件通过学生们互相讨论积极回答：（三）静电平衡的特点1．处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。2．导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。巩固练习例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点。当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大？（四）静电平衡时导体上电荷的分布的特点1．静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。2．处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。3．尖端放电（1）导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。（2）那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。（3）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。（五）静电屏蔽1．静电屏蔽的定义教师：回到课前的问题：把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？演示：处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面，如果将这个导体掏空呢？静电平衡时，内部没有电荷，所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。教师：导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。演示实验：2．静电屏蔽的应用（1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。（2）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。3．静电屏蔽的两种情况及本质（1）屏蔽外电场（2）屏蔽腔内电场（六）静电吸附——静电现象及其应用1．静电除尘2．静电植绒3．静电喷涂4．静电分选5．静电复印《9.4静电的防止与利用》导学案【学习目标】1．知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件。2．掌握静电平衡状态下的导体特点。3．了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。【学习重难点】掌握静电平衡状态下的导体特点。【学习过程】一、静电平衡状态1．静电感应：导体处于电场中，导体内自由电荷在电场力作用下________，导体两端感应出__________电荷。2．静电平衡状态：导体在电场中发生_________现象，内部没有电荷定向移动的状态。3．特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为_________。(2)电场线_________于导体的表面。4．导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷分布在导体的________。(2)电荷在导体表面的分布不是_________，越是尖锐的地方，电荷分布______，附近场强_________。尝试应用1图示中，A、B都是装在绝缘柄上的导体，A带正电后靠近B，发生静电感应。若取地球电势为零，则（）A．导体B上任意一点电势都为零B．导体B上任意一点电势都为正C．导体B上任意一点电势都为负D．导体B上右边电势为正，左边电势为负尝试应用2对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（）A．导体内部的场强处处为零B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动二、尖端放电1．空气电离：电荷在导体表面尖锐位置分布________，导体尖端附近的电场______，空气中的带电粒子在强电场的作用下剧烈运动，把气体分子“撞散”，使分子的正、负电荷__________，即发生空气的电离。2．尖端放电：空气电离出的异种电荷与导体尖端携带的电荷________，相当于导体从尖端_________电荷，即尖端放电。3．闪电防护：雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则。一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中。二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害。所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害。第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶。第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击。总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会。尝试应用3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．以上说法都不对三、静电屏蔽处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为___________。因此，可以利用金属外壳或金属网封闭某一区域，使该区域不再受外界电场的影响，即______________。1．屏蔽外电场2．屏蔽腔内电场四、静电吸附（静电现象的其他应用）1．静电除尘2．静电植绒3．静电喷涂4．静电分选5．静电复印尝试应用4下列属于防止静电危害的是()A．静电除尘B．油罐车拖铁链C．静电喷漆D．静电复印机五、训练测试1．如图所示，棒AB上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为（）A．垂直于AB向上B．垂直于AB向下C．平行于AB向左D．平行于AB向右2．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔（）A．不会张开B．一定会张开C．先张开后闭合D．可能会张开3．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是（）①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备③固定电话和手提电话均可正常使用④在旷野，应远离树木和电线杆A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④4．如图所示，一导体AB放在一负电荷的电场中，导体AB与大地是绝缘的，当导体处于静电平衡时，（1）比较A点和B点场强大小。（2）比较A、B端外表面场强大小。答案1．A2．B3．B4．（1）A点和B点场强均为零，EA＝EB＝0（2）利用电场线分布可知A端分布密，E’A>E’B《9.4静电的防止与利用》同步练习1.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是()A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹,比较柔软便于操作C.电工被铜丝衣服所包裹,使体内电场强度为零D.铜线电阻小,能对人体起到保护作用解析高压线路的检修人员在进行高压作业时,要穿上用铜丝网制成的高压作业服,相当于把人体用铜丝网罩起来。这样,外部电场就不会影响到人体,从而避免了感应电场对人体的伤害。故选项C正确。答案C2.一个不带电的空心金属球,在它的球心处放一个正电荷,其电场分布是下图中的()解析正电荷放在空心金属球球心,球壳由于静电感应带电,内表面带负电,外表面带正电,因为电场线从正电荷出发,到无穷远或负电荷终止,球壳金属内部电场强度的矢量和处处为零,所以选项B正确。答案B3.在电荷量为-Q的点电荷的电场中,一个金属圆盘处于静电平衡状态,若圆盘与点电荷在同一平面内,则盘上感应电荷在盘中A点所产生的附加电场强度E'的方向是图中的()解析处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零,故感应电荷在盘中A点产生的附加电场强度E'应与该点电荷在A点产生的电场强度等大反向,选项A正确。答案A4.(多选)如图所示,在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰),下列说法正确的是()A.B端的感应电荷越来越多B.导体内电场强度越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度D.导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等解析绝缘导体缓缓靠近小球P时,小球P上的负电荷在绝缘导体所在区域产生的电场增强,将会有更多的自由电子向绝缘导体的B端移动,B端的感应电荷越来越多,选项A正确;绝缘导体始终处于静电平衡状态,内部电场强度始终为零,选项B错误;导体上感应电荷在导体上某点产生的电场的电场强度大小等于小球P上的负电荷在该点产生的电场的电场强度,故选项C正确,D错误。答案AC5.(多选)如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b点是金属板右侧表面的两点,其中a到+Q的距离较小。下列说法正确的是()A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电C.a、b两点的电场强度等于零D.a点的电场强度比b点的电场强度要大一些解析金属板若不接地,右侧表面将有感应的负电荷,左侧表面将有感应的等量正电荷,现金属板接地,静电平衡时左侧表面不带电,所以选项A错误,选项B正确。金属板接地时,右侧表面上仍有感应负电荷,而且a点附近的电荷面密度(单位面积上的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些,电场线也密一些,电场强度要大些,D正确。处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零,外表面电场强度不为零,C错误。答案BD6.如图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用