《静电现象的应用》教学设计

赵燕燕

【教材分析】

本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征是本节的重点。应用静电平衡的知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节的难点。做好演示实验是本节的关键。

【教学目标】

1.理解导体的特征和静电感应过程。

2.理解导体达到静电平衡状态时的特点，应用静电平衡的特点解释静电屏蔽和尖端放电现象。

3.通过静电滚筒的实验，培养学生观察试验、分析现象、归纳问题的能力。

【重点难点】

理解导体达到静电平衡状态时的特点，分析静电现象的应用实例——静电屏蔽和尖端放电。

【教学用具】

高压感应圈、铁笼实验，感应起电机，缝衣针，铁笼，导线，易拉罐，金属支架，矿泉水瓶。

【设计思想】

静电感应是电学内容的一个难点，在静电感应过程中，电荷如何移动，达到静电平衡状态时，正、负电荷如何分布，这些都是学生所难以掌握的。对于静电场中的导体达到静电平衡状态时，导体内部场强处处为零，带电导体上的净电荷只分布在导体的外表面上，学生往往把它们当作结论硬性记下来，如何用它来分析问题、解决问题更是措手不及。通过采取常规演示实验和计算机模拟教学相结合，教师指导教学与学生训练、练习等多种教学方式共存的有效办法，实现课堂教学创新，提高了课堂教学效率和教学效果。

【教学过程】

导入新课：演示高压感应圈与铁笼实验

好可爱的小白兔呀！老师要用它来做个惊险的实验！这位同学请你打开高压感应圈的开关，并逐渐增加电压，会发生什么样的事情呢？真神奇，铁籠外电闪雷鸣，而铁笼内的小白兔却安然无恙，这是为什么呢？我们一起学习《静电现象的应用》来解开谜题吧！（板书课题）

新课教学

主题1：探究静电平衡

任务一：问题反馈

师：本节内容分为三个主题来学习。大家通过微课已自主完成了第一个主题——《静电平衡》的学习，来看大屏幕——自学检测的统计情况。

师：看得出来大家是被这三个电场弄糊涂了吧？棒上o处的电场，点电荷在o处的电场，棒上感应电荷在o处的电场！

生：导体处于静电平衡时，导体的合场强为0，但感应电荷的电场不为0，它与外电场等大反向。

板书：一、静电平衡：导体合场强为0，自由电子，不再定向移动

E合=0，即E感=E外

师：不带电的导体在电场中达到静电平衡时，电荷分布在导体外表面，内部没有电荷，那么带电导体的电荷分布也会是这样吗？我们通过两个实验来探究，大家请看大屏幕！

主题2：探究静电平衡时带电导体上的电荷分布

实验器材：感应起电机、易拉罐、导线

任务一：将感应起电机的一极用导线与易拉罐相连，观察易拉罐内外的纸条是否飘动？

任务二：将感应起电机的两极靠近，摇动手柄，观察电火花是发生在大球之间还是小球之间？放电后，将小球去掉，摇动手柄，电火花又会出现在什么位置？

注意事项及要求：实验过程中禁止用手碰触感应起电机金属部位。实验完毕整理器材填写实验现象，得出结论。

生1：在第一个实验中我们观察到易拉罐外的纸条飘起，但里面的纸条没动。这说明带电导体的电荷也分布在导体的外表面，内部没有电荷！

生2：在第二个实验中我们观察到电火花出现在两小球之间，去掉小球时出现在两金属杆间！这说明导体表面电荷的分布存在疏密的差异，分布不均匀。

生3：尖端位置电荷分布较密集。

板书：二、导体上的电荷分布

1.净电荷只分布在导体外表面上，内部没有电荷

2.在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷处几乎没有

主题3：静电现象的应用实例分析

师：刚才两个实验同学们完成得非常好！没有被电着！让我们继续通过实验探索静电应用的奥秘吧！

实验器材：感应起电机、静电滚筒装置、导线

任务三：将感应起电机的两极用导线与金属支架连接，摇动手柄，矿泉水瓶会转起来吗？你能解释其中的缘由吗？实验中注意安全！开始实验！

生：感应起电机的两极与金属支架相连使金属支架带上电，电荷主要集中在针尖，产生了强电场，将周围空气电离产生空气离子，空气离子在强电场中受力剧烈运动，使得瓶子转动起来！

师：这实际上利用了尖端放电的原理！煤气炉点火装置，拉易燃易爆物品的车辆会安装一条铁链与大地接触……（PPT演示介绍避雷针的工作原理）。

师：开始上课时老师演示的实验除了“闪电”，大屏幕的画面还闪动了一下，这涉及我们今天学习的最后一个主题：静电屏蔽！静电屏蔽的实质是什么呢？

生：静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。

生：静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。

师：感谢同学们精彩的表现，希望你们不要停下探索的脚步，运用今天所学到的知识制作一些静电趣味实验！将今天所学的物理知识应用到生活中去。

编辑 张珍珍