高中物理 第1章 靜電場 第7節(jié) 靜電現(xiàn)象的應用課件 新人教版選修31

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1、第第7 7節(jié)靜電現(xiàn)象的應用節(jié)靜電現(xiàn)象的應用( (教師參考教師參考) )一、教學目標一、教學目標知識與技能知識與技能1.1.知道靜電感應產(chǎn)生的原因知道靜電感應產(chǎn)生的原因, ,理解什么是靜電平衡狀態(tài)理解什么是靜電平衡狀態(tài)2.2.理解靜電平衡時理解靜電平衡時, ,電荷只分布在導體表面且內(nèi)部場強處處為零電荷只分布在導體表面且內(nèi)部場強處處為零3.3.知道靜電屏蔽及其應用知道靜電屏蔽及其應用過程與方法過程與方法通過分析靜電感應產(chǎn)生的原因通過分析靜電感應產(chǎn)生的原因, ,使學生理解靜電平衡狀態(tài)使學生理解靜電平衡狀態(tài)情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀通過本節(jié)的學習通過本節(jié)的學習, ,使學生關(guān)心自然現(xiàn)象使學生關(guān)心自

2、然現(xiàn)象, ,并利用所學知識適應自然、利用并利用所學知識適應自然、利用自然規(guī)律為社會服務自然規(guī)律為社會服務二、教學重點難點二、教學重點難點教學重點教學重點靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài)電場中導體的特點電場中導體的特點教學難點教學難點分析靜電屏蔽的特點分析靜電屏蔽的特點三、重難點突破方略三、重難點突破方略靜電平衡狀態(tài)的突破方略靜電平衡狀態(tài)的突破方略【情境設置情境設置】 如圖如圖( (甲甲) )所示所示, ,在電場強度為在電場強度為E E0 0的電場中的電場中, ,放入一個不帶放入一個不帶電的金屬導體電的金屬導體ABCD,ABCD,導體內(nèi)存在自由電子導體內(nèi)存在自由電子. .【思考與討論思考與討論1 1】

3、電場對自由電子會有哪些影響電場對自由電子會有哪些影響? ?教師暫不提問教師暫不提問, ,放開讓學生自由發(fā)揮演講放開讓學生自由發(fā)揮演講. .最后最后, ,教師對照圖教師對照圖( (乙乙) )和和( (丙丙),),從以下幾方面整理思維過程從以下幾方面整理思維過程. .(1)(1)自由電子在電場中一定受到什么力的作用自由電子在電場中一定受到什么力的作用? ?(2)(2)它將向著什么方向移動它將向著什么方向移動? ?(3)(3)最終會移動到哪個位置最終會移動到哪個位置? ?(4)(4)導體的導體的ABAB面上將聚集什么電荷面上將聚集什么電荷?CD?CD面上將聚集什么電荷面上將聚集什么電荷? ?答案答案

4、: : (1) (1)自由電子受到靜電力的作用自由電子受到靜電力的作用, ,方向向左方向向左. .(2)(2)將向著與電場相反的方向定向移動將向著與電場相反的方向定向移動, ,即向左運動即向左運動. .(3)(3)最終會運動到導體的最終會運動到導體的ABAB面上面上. .(4)(4)導體的導體的ABAB面上聚集負電荷面上聚集負電荷,CD,CD面上聚集正電荷面上聚集正電荷. .【思考與討論思考與討論2 2】 導體兩面聚集的正負電荷對導體內(nèi)部空間的電場會有導體兩面聚集的正負電荷對導體內(nèi)部空間的電場會有哪些影響哪些影響? ?教師暫不提問教師暫不提問, ,放開讓學生自由發(fā)揮演講放開讓學生自由發(fā)揮演講.

5、 .最后最后, ,教師對照圖教師對照圖( (丙丙) )和和( (丁丁),),從以下幾方面整理思維過程從以下幾方面整理思維過程. .(1)(1)導體兩面聚集的正負電荷會產(chǎn)生怎樣新的電場導體兩面聚集的正負電荷會產(chǎn)生怎樣新的電場E?E?不斷聚集的正負不斷聚集的正負電荷會使新電場電荷會使新電場EE的大小如何變化的大小如何變化?E?E與與E E0 0疊加的矢量和是增強還是疊加的矢量和是增強還是減弱減弱? ?(2)(2)新電場新電場EE的大小會超過的大小會超過E E0 0嗎嗎? ?自由電子會永遠向左移動嗎自由電子會永遠向左移動嗎? ?最終最終, ,導導體內(nèi)部各點的合電場大小為多少體內(nèi)部各點的合電場大小為多

6、少? ?答案答案: : (1) (1)聚集的正負電荷產(chǎn)生與聚集的正負電荷產(chǎn)生與E E0 0方向相反的新電場方向相反的新電場E.EE.E是增大是增大的的.E.E與與E E0 0疊加的矢量和是減弱的疊加的矢量和是減弱的. .(2)E(2)E的大小不會超過的大小不會超過E E0 0, ,自由電子不會永遠向左移動自由電子不會永遠向左移動, ,導體內(nèi)部各點的導體內(nèi)部各點的合電場最終為零合電場最終為零. .【教師總結(jié)教師總結(jié)】 當導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動時當導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動時, ,導體達到靜電導體達到靜電平衡狀態(tài)平衡狀態(tài). .處于靜電平衡狀態(tài)的導體處于靜電平衡狀態(tài)的導體, ,內(nèi)部的

7、場強處處為零內(nèi)部的場強處處為零. .自主學習自主學習課堂探究課堂探究達標測評達標測評自主學習自主學習 課前預習課前預習感悟新知感悟新知( (教師參考教師參考) )情境鏈接一情境鏈接一靜電除塵器靜電除塵器霧霾天氣嚴重影響人們的身體健康霧霾天氣嚴重影響人們的身體健康, ,靜電除塵器用于粉塵較多的各種場靜電除塵器用于粉塵較多的各種場所所, ,能除去有害的微粒能除去有害的微粒, ,或者回收物資或者回收物資. .靜電除塵器的放電電極為負極靜電除塵器的放電電極為負極, ,集塵電極為正極集塵電極為正極, ,靜電除塵器的強電場使煙氣發(fā)生電離靜電除塵器的強電場使煙氣發(fā)生電離, ,粉塵在電場作粉塵在電場作用下與氣

8、流分離用下與氣流分離. .電場的大小與離電極的遠近有什么樣的關(guān)系電場的大小與離電極的遠近有什么樣的關(guān)系? ?被電離被電離后的粉塵將吸附在哪個電極上后的粉塵將吸附在哪個電極上? ? 信息信息1.1.距電極越近距電極越近, ,場強越大場強越大. .2.2.粉塵帶上負電荷粉塵帶上負電荷, ,將被吸附在正電極上將被吸附在正電極上. .情境鏈接二情境鏈接二揭秘魔術(shù)師如何單挑百萬伏電壓揭秘魔術(shù)師如何單挑百萬伏電壓美國魔術(shù)大師大衛(wèi)美國魔術(shù)大師大衛(wèi)布萊恩曾經(jīng)用布萊恩曾經(jīng)用100100萬伏電壓對自己持續(xù)電擊萬伏電壓對自己持續(xù)電擊3 3天天3 3夜夜, ,再次挑戰(zhàn)了人類極限再次挑戰(zhàn)了人類極限. .在平時在平時,

9、,插電源時偶爾冒出的一點火星插電源時偶爾冒出的一點火星, ,這也足以這也足以讓我們膽戰(zhàn)心驚讓我們膽戰(zhàn)心驚, ,而魔術(shù)大師究竟是如何抵御這樣的超強電擊的呢而魔術(shù)大師究竟是如何抵御這樣的超強電擊的呢? ?原來原來表演中魔術(shù)師穿著防護服表演中魔術(shù)師穿著防護服, ,這是他能抵抗百萬伏電壓的關(guān)鍵所在這是他能抵抗百萬伏電壓的關(guān)鍵所在. .思考以下問題思考以下問題, ,你能得到什么信息你能得到什么信息. .防護服是讓電流通過人體防護服是讓電流通過人體, ,還是把電流安全地引入大地還是把電流安全地引入大地? ?這個防護服很可這個防護服很可能是金屬制作的能是金屬制作的, ,還是絕緣體制作的還是絕緣體制作的? ?

10、信息信息防護服是把電流安全地引入大地防護服是把電流安全地引入大地; ;防護服是金屬制作的防護服是金屬制作的. .金屬沙網(wǎng)形狀金屬沙網(wǎng)形狀, ,起到屏蔽電場的作用起到屏蔽電場的作用, ,確保防護服中的人體處于場強為零的狀態(tài)確保防護服中的人體處于場強為零的狀態(tài). .場強為場強為零零, ,自然沒有電荷的移動自然沒有電荷的移動, ,人體也就處于安全環(huán)境中了人體也就處于安全環(huán)境中了. .教材梳理教材梳理一、靜電平衡狀態(tài)下導體的電場一、靜電平衡狀態(tài)下導體的電場(1)(1)閱讀教材第閱讀教材第24242525頁頁“靜電平衡狀態(tài)下導體的電場靜電平衡狀態(tài)下導體的電場”, ,知道其特點知道其特點. .(2)(2)

11、分析教材第分析教材第2424頁圖頁圖1.7-1,1.7-1,體會靜電平衡狀態(tài)的形成過程體會靜電平衡狀態(tài)的形成過程. .1.1.靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài): :導體在電場中發(fā)生靜電感應現(xiàn)象導體在電場中發(fā)生靜電感應現(xiàn)象, ,導體兩面出現(xiàn)正負電荷導體兩面出現(xiàn)正負電荷. .感應電荷產(chǎn)生的電場與原電場疊加感應電荷產(chǎn)生的電場與原電場疊加, ,使導體內(nèi)部各點的合電場使導體內(nèi)部各點的合電場 , ,導導體內(nèi)體內(nèi)( (包括表面包括表面) ) 不再發(fā)生定向移動的狀態(tài)不再發(fā)生定向移動的狀態(tài). .2.2.靜電平衡狀態(tài)下導體的特點靜電平衡狀態(tài)下導體的特點(1)(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導體處于靜電平衡狀態(tài)的導體, ,內(nèi)部的電

12、場內(nèi)部的電場 . .(2)(2)處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個 , ,它的表面是個等勢面它的表面是個等勢面. .(3)(3)表面處的場強不為零表面處的場強不為零, ,表面處的場強方向跟導體表面表面處的場強方向跟導體表面 . .等于等于0 0自由電子自由電子處處為處處為0 0等勢體等勢體垂直垂直想一想想一想 處于靜電平衡狀態(tài)下的導體處于靜電平衡狀態(tài)下的導體, ,內(nèi)部的電場處處為內(nèi)部的電場處處為0,0,是不是外部的是不是外部的電場也為電場也為0?0?答案答案: :不是不是, ,外部有原來的電場外部有原來的電場. .二、導體上電荷的分布二、導體上電荷的分布閱讀教材第閱讀

13、教材第2525頁頁“導體上電荷的分布導體上電荷的分布”部分部分, ,大致說出分布的兩個特點大致說出分布的兩個特點. .1.1.處于靜電平衡狀態(tài)的導體處于靜電平衡狀態(tài)的導體, ,內(nèi)部沒有電荷內(nèi)部沒有電荷, ,電荷只分布在電荷只分布在 . .2.2.在導體外表面在導體外表面, ,越尖銳的位置電荷的密度越尖銳的位置電荷的密度( (單位面積的電荷量單位面積的電荷量) ) , , 的位置幾乎沒有電荷的位置幾乎沒有電荷. .想一想想一想 若沒有外部電場若沒有外部電場, ,導體上的電荷也只分布在導體的表面嗎導體上的電荷也只分布在導體的表面嗎? ?答案答案: :是的是的. .由于同種電荷間的排斥由于同種電荷間

14、的排斥, ,所有電荷都會被所有電荷都會被“擠擠”到外表面到外表面. .導體的外表面導體的外表面越大越大凹陷凹陷三、尖端放電和靜電屏蔽三、尖端放電和靜電屏蔽(1)(1)閱讀教材第閱讀教材第25252626頁頁“尖端放電尖端放電”部分部分, ,知道尖端放電的原理知道尖端放電的原理, ,能說能說出幾種應用出幾種應用. .(2)(2)閱讀教材第閱讀教材第26262727頁頁“靜電屏蔽靜電屏蔽”部分部分, ,知道靜電屏蔽的原理知道靜電屏蔽的原理, ,能說能說出幾種應用出幾種應用. .尖端放電尖端放電靜電屏蔽靜電屏蔽原理原理導體尖端的強電場使附近的空導體尖端的強電場使附近的空氣氣 , , 后的異號離子與后

15、的異號離子與尖端的電荷尖端的電荷 , ,相當于導體相當于導體從尖端失去電荷從尖端失去電荷當金屬外殼達到靜電平衡時當金屬外殼達到靜電平衡時, , 沒有電場沒有電場, ,因而金屬的外因而金屬的外殼會對其殼會對其 起保護作用起保護作用, ,使使它它 不受外部電場的影響不受外部電場的影響應用應用或或防止防止應用應用: : 是利用尖端放電避是利用尖端放電避免雷擊的一種設施免雷擊的一種設施防止防止: :高壓設備中導體的表面盡高壓設備中導體的表面盡量量 會減少電能的損失會減少電能的損失應用應用: :電學儀器外面有金屬殼電學儀器外面有金屬殼, ,野外高壓線上方還有兩條導線野外高壓線上方還有兩條導線與大地相連與

16、大地相連, ,都是利用靜電屏蔽都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響現(xiàn)象消除外電場的影響電離電離電離電離中和中和內(nèi)部內(nèi)部內(nèi)部內(nèi)部內(nèi)部內(nèi)部避雷針避雷針光滑光滑自主檢測自主檢測答案答案: :(1)(1)(2)(2)(3)(3)(4)(4)(5)(5)1.1.思考判斷思考判斷(1)(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部任意兩點間的電勢差為零處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部任意兩點間的電勢差為零.(.() )(2)(2)靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部場強處處為零靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部場強處處為零, ,導體的電勢也為零導體的電勢也為零.(.() )(3)(3)處于靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部的自由電荷靜止不動處于靜電平衡狀態(tài)

17、下的導體內(nèi)部的自由電荷靜止不動.(.() )(4)(4)避雷針能避免建筑物被雷擊是因為云層中帶的電荷被避雷針通過導線避雷針能避免建筑物被雷擊是因為云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入大地導入大地.(.() )(5)(5)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來, ,再使帶電金屬球靠近驗電器再使帶電金屬球靠近驗電器, ,則驗電器箔片則驗電器箔片能張開能張開.(.() )D D解析解析: :導體處于靜電平衡狀態(tài)時導體處于靜電平衡狀態(tài)時, ,其內(nèi)部既有正電荷其內(nèi)部既有正電荷, ,也有負電荷也有負電荷, ,正、正、負電荷總量相等負電荷總量相等, ,導體表面處有電荷導體表面處有電荷, ,表面處電場不為

18、零表面處電場不為零. .由于感應電由于感應電荷形成的電場與原來電場疊加荷形成的電場與原來電場疊加, ,使導體內(nèi)部場強為零使導體內(nèi)部場強為零, ,故選項故選項D D正確正確. .2.2.對于處在靜電平衡狀態(tài)的導體對于處在靜電平衡狀態(tài)的導體, ,以下說法中正確的是以下說法中正確的是( ( ) )A.A.導體內(nèi)部既無正電荷導體內(nèi)部既無正電荷, ,又無負電荷又無負電荷B.B.導體內(nèi)部和外表面處的電場均為零導體內(nèi)部和外表面處的電場均為零C.C.導體處于靜電平衡狀態(tài)時導體處于靜電平衡狀態(tài)時, ,導體表面的電荷代數(shù)和為零導體表面的電荷代數(shù)和為零D.D.導體內(nèi)部場強為零是外加電場與感應電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果

19、導體內(nèi)部場強為零是外加電場與感應電荷產(chǎn)生的電場疊加的結(jié)果D D3.3.一個帶電金屬球一個帶電金屬球, ,當它帶的電荷量增加后當它帶的電荷量增加后( (穩(wěn)定穩(wěn)定),),其內(nèi)部場強其內(nèi)部場強( ( ) )A.A.一定增大一定增大 B.B.一定減小一定減小C.C.可能增大也可能減小可能增大也可能減小 D.D.為零為零解析解析: :帶電金屬球電荷量增加帶電金屬球電荷量增加, ,處于穩(wěn)定后為靜電平衡狀態(tài)處于穩(wěn)定后為靜電平衡狀態(tài), ,其內(nèi)其內(nèi)部場強一定為零部場強一定為零, ,故選項故選項D D正確正確. .課堂探究課堂探究 核心導學核心導學要點探究要點探究要點一要點一【問題導引問題導引】如圖所示如圖所示,

20、 ,把一個不帶電的金屬導體放到電場中把一個不帶電的金屬導體放到電場中, ,導體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向?qū)w內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動移動, ,從而使導體兩端出現(xiàn)等量異號從而使導體兩端出現(xiàn)等量異號 (1)(1)自由電子定向移動的原因是什么自由電子定向移動的原因是什么? ?定向移動的方向如何定向移動的方向如何? ?(2)(2)自由電子能否一直定向移動自由電子能否一直定向移動? ?為什么為什么? ?答案答案: :(1)(1)自由電子受外加電場的靜電力作用而移動自由電子受外加電場的靜電力作用而移動, ,向著與電場相反的方向定向著與電場相反的方向定向移動向移動. .(2)(2)不能不能. .感應電荷產(chǎn)生的

21、電場與外加電場反向感應電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向, ,阻礙電子的定向移動阻礙電子的定向移動, ,當這兩個當這兩個電場大小相等時電場大小相等時, ,電子的定向移動終止電子的定向移動終止. .對導體的靜電平衡的理解對導體的靜電平衡的理解【要點歸納要點歸納】1.1.靜電平衡的實質(zhì)靜電平衡的實質(zhì): :金屬導體放到場強為金屬導體放到場強為E E0 0的電場中的電場中, ,金屬中的自由電荷在金屬中的自由電荷在靜電力作用下定向移動導致導體一側(cè)聚集負電荷靜電力作用下定向移動導致導體一側(cè)聚集負電荷, ,而另一側(cè)聚集正電荷而另一側(cè)聚集正電荷, ,感感應電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場方向相反的電場應電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生

22、與原電場方向相反的電場, ,導致合場強減小導致合場強減小. .當感應當感應電荷繼續(xù)增加電荷繼續(xù)增加, ,合場強逐漸減小合場強逐漸減小, ,合場強為零時合場強為零時, ,自由電荷的定向移動停止自由電荷的定向移動停止. .2.2.對靜電平衡的三點理解對靜電平衡的三點理解(1)(1)靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動的結(jié)果靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動的結(jié)果, ,達到靜電平衡時達到靜電平衡時, ,自由電荷不自由電荷不再發(fā)生定向移動再發(fā)生定向移動. .(2)(2)金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的. .(3)(3)導體達到靜電平衡后內(nèi)部場強處處為零導體達到靜電平衡

23、后內(nèi)部場強處處為零, ,是指外電場是指外電場E E與導體兩端的感應與導體兩端的感應電荷產(chǎn)生的附加電場電荷產(chǎn)生的附加電場EE的合場強為零的合場強為零,E=-E.,E=-E.D D思路探究思路探究 (1)(1)感應起電中感應起電中, ,不帶電的導體內(nèi)部的自由電子靠近或不帶電的導體內(nèi)部的自由電子靠近或遠離帶電體遠離帶電體, ,是因為受到什么力作用而定向移動的是因為受到什么力作用而定向移動的? ?靠近帶電體的一靠近帶電體的一端會帶哪一種電荷端會帶哪一種電荷? ?答案答案: :自由電子受到同種電荷的斥力自由電子受到同種電荷的斥力, ,或異種電荷的引力而定向移動或異種電荷的引力而定向移動的的. .靠近帶電

24、體的一端會帶異種電荷靠近帶電體的一端會帶異種電荷. .(2)(2)靜電平衡狀態(tài)下的導體的內(nèi)部場強處處為零靜電平衡狀態(tài)下的導體的內(nèi)部場強處處為零, ,是哪幾個場強疊加是哪幾個場強疊加的結(jié)果的結(jié)果? ?答案答案: :是帶電體形成的電場和導體上的感應電荷在導體內(nèi)的電場疊加是帶電體形成的電場和導體上的感應電荷在導體內(nèi)的電場疊加的結(jié)果的結(jié)果. .【例例1 1】 如圖所示如圖所示, ,一個不帶電的表面絕緣的導體一個不帶電的表面絕緣的導體P P正在向帶正電的小球正在向帶正電的小球Q Q緩緩慢靠近慢靠近, ,但不接觸但不接觸, ,也沒有發(fā)生放電現(xiàn)象也沒有發(fā)生放電現(xiàn)象, ,則下列說法中正確的是則下列說法中正確的

25、是( ( ) )A.BA.B端的感應電荷為負電荷端的感應電荷為負電荷B.B.導體導體P P內(nèi)部場強越來越大內(nèi)部場強越來越大C.CC.C點的電勢高于點的電勢高于B B點電勢點電勢D.D.導體上的感應電荷在導體上的感應電荷在C C點產(chǎn)生的場強始終大于在點產(chǎn)生的場強始終大于在B B點產(chǎn)生的場強點產(chǎn)生的場強解析解析: :導體導體P P處在正電荷的電場中處在正電荷的電場中, ,由于靜電感應現(xiàn)象由于靜電感應現(xiàn)象, ,導體的右端導體的右端B B帶正電荷帶正電荷, ,導體的左端導體的左端C C帶負電荷帶負電荷, ,故選項故選項A A錯誤錯誤; ;處于靜電平衡的導處于靜電平衡的導體內(nèi)部場強為零體內(nèi)部場強為零,

26、,故選項故選項B B錯誤錯誤; ;導體導體P P緩慢靠近緩慢靠近Q,Q,時刻處于靜電平衡時刻處于靜電平衡狀態(tài)狀態(tài), ,由其特性知由其特性知,B,C,B,C電勢相等電勢相等, ,故選項故選項C C錯誤錯誤; ;在在C C點和點和B B點的電場由點的電場由導體上的感應電荷產(chǎn)生的電場和帶正電的小球?qū)w上的感應電荷產(chǎn)生的電場和帶正電的小球Q Q產(chǎn)生的電場共同作產(chǎn)生的電場共同作用的結(jié)果用的結(jié)果, ,并且為并且為0,0,帶正電的小球帶正電的小球Q Q在在C C點的場強大于點的場強大于B B點的場強點的場強, ,所所以導體上的感應電荷在以導體上的感應電荷在C C點產(chǎn)生的場強始終大于在點產(chǎn)生的場強始終大于在B

27、 B點產(chǎn)生的場強點產(chǎn)生的場強, ,故選項故選項D D正確正確. .規(guī)律方法規(guī)律方法 如圖所示如圖所示, ,金屬導體中自由電子受到導體周圍電場的靜電力作用后向左移金屬導體中自由電子受到導體周圍電場的靜電力作用后向左移動動, ,在右側(cè)出現(xiàn)正電荷在右側(cè)出現(xiàn)正電荷, ,這種現(xiàn)象就是靜電感應現(xiàn)象這種現(xiàn)象就是靜電感應現(xiàn)象. .導體兩側(cè)正、負電荷導體兩側(cè)正、負電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場反向的電場在導體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場反向的電場, ,因與原來的電場反向因與原來的電場反向, ,疊加的結(jié)果疊加的結(jié)果是使原電場強度逐漸減弱是使原電場強度逐漸減弱, ,直至導體內(nèi)部各點的合電場強度等于零為止直至導體內(nèi)部各點的合電場強度

28、等于零為止, ,此時導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動此時導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動, ,導體達到了靜電平衡狀態(tài)導體達到了靜電平衡狀態(tài). .電場中導體平衡狀態(tài)的形成電場中導體平衡狀態(tài)的形成 ( (教師備用教師備用) )變式變式1:1:例例1 1中當中當P P緩慢靠近緩慢靠近Q Q時時, ,導體中某點感應電荷形成的電場場強導體中某點感應電荷形成的電場場強 . .( (填填“變大變大”“”“變小變小”或或“不變不變”),),導體的電勢導體的電勢 ( (填填“升升高高”“”“降低降低”或或“不變不變”).).解析解析: :當當P P緩慢靠近緩慢靠近Q Q時時,Q,Q在導體中的某點的場強變大在導體

29、中的某點的場強變大, ,由靜電平衡特由靜電平衡特點可知點可知, ,感應電荷形成電場場強變大感應電荷形成電場場強變大, ,由于越靠近小球由于越靠近小球Q Q電勢越高電勢越高, ,因因此此, ,導體導體P P的電勢升高的電勢升高. .答案答案: :變大升高變大升高變式變式2:2:在例在例1 1中中, ,設帶正電小球設帶正電小球Q Q的電荷量為的電荷量為q,q,導體導體P P中的中的C C點與小球點與小球Q Q的距的距離為離為L L時時, ,導體上的感應電荷在導體上的感應電荷在C C點產(chǎn)生的場強為點產(chǎn)生的場強為, ,方向方向.例例1-11-1: :如圖所示如圖所示, ,長為長為L L的金屬桿原來不帶

30、電的金屬桿原來不帶電, ,在距其左端在距其左端r r處放一個電荷處放一個電荷量為量為q q的點電荷的點電荷. .問問: :(1)(1)金屬桿中點處的場強為多少金屬桿中點處的場強為多少? ?(2)(2)金屬桿上的感應電荷在桿中點金屬桿上的感應電荷在桿中點P P處產(chǎn)生的場強處產(chǎn)生的場強. .解析解析: :(1)(1)金屬桿處于靜電平衡時內(nèi)部場強處處為金屬桿處于靜電平衡時內(nèi)部場強處處為0,0,故金屬桿中故金屬桿中點處場強為點處場強為0.0.B B 解析解析: :枕形導體達到靜電平衡后整個導體是個等勢體枕形導體達到靜電平衡后整個導體是個等勢體, ,內(nèi)部場強處處內(nèi)部場強處處為零為零, ,選項選項A,CA

31、,C正確正確,B,B錯誤錯誤; ;感應電荷在導體內(nèi)部感應電荷在導體內(nèi)部c,dc,d兩點產(chǎn)生的場強兩點產(chǎn)生的場強與場源電荷與場源電荷Q Q在該兩點產(chǎn)生的場強大小相等方向相反在該兩點產(chǎn)生的場強大小相等方向相反, ,故感應電荷在故感應電荷在導體內(nèi)部導體內(nèi)部c,dc,d兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是兩點產(chǎn)生的場強大小關(guān)系是E Ec cEEd d0,0,選項選項D D正確正確. .要點二要點二靜電屏蔽靜電屏蔽 【問題導引問題導引】如圖如圖(a)(a)所示所示, ,使帶電的金屬球靠近驗電器使帶電的金屬球靠近驗電器, ,驗電器的箔片張開驗電器的箔片張開. .如果事先用金屬網(wǎng)罩把驗電器罩住如果事先用金屬網(wǎng)罩把驗電器

32、罩住, ,如圖如圖(b)(b)所示所示, ,驗電器的箔片就不張驗電器的箔片就不張開開, ,即使把驗電器和金屬網(wǎng)罩連接起來即使把驗電器和金屬網(wǎng)罩連接起來, ,箔片也不張開箔片也不張開. .一封閉的導體殼一封閉的導體殼內(nèi)部空間某點有一點電荷內(nèi)部空間某點有一點電荷+q,+q,導體殼內(nèi)外表面感應出等量的異種電荷導體殼內(nèi)外表面感應出等量的異種電荷. .其其電場線如圖電場線如圖(c)(c)所示所示, ,當把導體殼接地后當把導體殼接地后,+q,+q在殼內(nèi)的電場對殼外空間就在殼內(nèi)的電場對殼外空間就沒有影響了沒有影響了, ,如圖如圖(d)(d)所示所示. .上述現(xiàn)象說明了什么上述現(xiàn)象說明了什么? ?答案答案:

33、:金屬網(wǎng)罩金屬網(wǎng)罩( (或金屬球殼或金屬球殼) )能夠屏蔽電場能夠屏蔽電場, ,使外界電場對其內(nèi)部不產(chǎn)生使外界電場對其內(nèi)部不產(chǎn)生影響影響; ;接地的金屬球殼能夠使內(nèi)部電場對外不產(chǎn)生影響接地的金屬球殼能夠使內(nèi)部電場對外不產(chǎn)生影響. .【例例2 2】 將懸掛在細線上的帶正電的小球?qū)覓煸诩毦€上的帶正電的小球A A放在不帶電的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C C內(nèi)內(nèi)( (不不和球壁接觸和球壁接觸),),另有一懸掛在細線上的帶負電的小球另有一懸掛在細線上的帶負電的小球B B向向C C靠近靠近, ,如圖所示如圖所示, ,于是于是有有( ( ) )A.AA.A向左偏離豎直方向向左偏離豎直方向,B,B向右

34、偏離豎直方向向右偏離豎直方向B.AB.A的位置不變的位置不變,B,B向右偏離豎直方向向右偏離豎直方向C.AC.A向左偏離豎直方向向左偏離豎直方向,B,B的位置不變的位置不變D.AD.A和和B B的位置都不變的位置都不變思路探究思路探究 (1) (1)金屬球殼金屬球殼C C內(nèi)、外表面是否有電荷內(nèi)、外表面是否有電荷? ?答案答案: :球殼球殼C C處在帶電小球處在帶電小球A A的電場中的電場中, ,由于靜電感應由于靜電感應, ,球殼內(nèi)、外表面球殼內(nèi)、外表面分別帶負、正電荷分別帶負、正電荷. .(2)(2)帶負電的小球帶負電的小球B B會受到帶電小球會受到帶電小球A A的電場作用嗎的電場作用嗎? ?

35、答案答案: :帶電小球帶電小球A A在球殼內(nèi)、外有電場在球殼內(nèi)、外有電場, ,小球小球B B一定受該電場的作用一定受該電場的作用. .B B解析解析: :因為金屬球殼因為金屬球殼C C沒有接地沒有接地, ,所以所以C C的內(nèi)部電場可以影響外部的內(nèi)部電場可以影響外部, ,即即A A球通過球通過C C外壁上的感應電荷在外壁上的感應電荷在B B球處激發(fā)電場球處激發(fā)電場, ,所以所以B B球受到向右的作球受到向右的作用力用力, ,要維持要維持B B球的平衡球的平衡, ,懸掛懸掛B B球的細線必須向右偏離豎直方向球的細線必須向右偏離豎直方向. .又因又因為球殼外部的電場影響不到球殼內(nèi)部為球殼外部的電場影

36、響不到球殼內(nèi)部, ,因此因此A A球不受球不受B B球電場的作用力球電場的作用力, ,只受到只受到C C的內(nèi)壁感應負電荷的作用力的內(nèi)壁感應負電荷的作用力, ,對稱平衡對稱平衡, ,所以懸掛的所以懸掛的A A球的位球的位置不變置不變, ,故選項故選項B B正確正確. .規(guī)律方法規(guī)律方法 解決靜電屏蔽問題的思路解決靜電屏蔽問題的思路對靜電屏蔽問題的分析對靜電屏蔽問題的分析, ,關(guān)鍵是抓住靜電感應現(xiàn)象的特點關(guān)鍵是抓住靜電感應現(xiàn)象的特點, ,認識到感應電荷的認識到感應電荷的分布分布, ,具體問題具體分析具體問題具體分析. .( (教師備用教師備用) )變式變式: :如果將球殼如果將球殼C C接地接地,

37、 ,正確選項為正確選項為( (此題選項為例此題選項為例2 2中選項中選項)()( ) )解析解析: :由于球殼由于球殼C C的屏蔽作用的屏蔽作用,B,B球的電場對球的電場對A A球不產(chǎn)生影響球不產(chǎn)生影響,A,A球懸線處球懸線處于豎直于豎直; ;當球殼當球殼C C接地后接地后, ,其內(nèi)其內(nèi)A A球的電場對球殼外不產(chǎn)生影響球的電場對球殼外不產(chǎn)生影響, ,因此因此B B球球懸線也處于豎直懸線也處于豎直, ,故選項故選項D D正確正確. .D DD D例例2-1:2-1:如圖所示如圖所示, ,兩個相同的空心金屬球兩個相同的空心金屬球M M和和N,MN,M帶電荷量為帶電荷量為-Q,N-Q,N不帶電不帶電

38、(M,N(M,N相距很遠相距很遠, ,互不影響互不影響),),旁邊各放一個不帶電的金屬球旁邊各放一個不帶電的金屬球P P和和R,R,當將帶當將帶正電正電Q Q的小球分別放入的小球分別放入M M和和N N的空腔中時的空腔中時( ( ) )A.P,RA.P,R上均出現(xiàn)感應電荷上均出現(xiàn)感應電荷B.P,RB.P,R上均沒有感應電荷上均沒有感應電荷C.PC.P上有而上有而R R上沒有感應電荷上沒有感應電荷D.PD.P上沒有而上沒有而R R上有感應電荷上有感應電荷解析解析: :當將帶正電當將帶正電Q Q的小球放入的小球放入M M的空腔中時的空腔中時, ,由于靜電感應由于靜電感應,M,M的內(nèi)表的內(nèi)表面帶負電

39、面帶負電, ,而外表面帶正電而外表面帶正電, ,其電荷量為其電荷量為Q,Q,它與原來金屬球它與原來金屬球M M外表面外表面所帶的電荷所帶的電荷-Q-Q正好中和正好中和, ,使外表面不帶電使外表面不帶電. .這實際上是這實際上是M M所帶電荷所帶電荷-Q-Q被吸引至內(nèi)表面被吸引至內(nèi)表面, ,所以金屬球所以金屬球M M外部不存在電場外部不存在電場, ,不能使不能使P P產(chǎn)生靜電感產(chǎn)生靜電感應應,P,P上沒有感應電荷上沒有感應電荷. .當將帶正電當將帶正電Q Q的小球放入原來不帶電的的小球放入原來不帶電的N N的空的空腔中時腔中時, ,由于靜電感應由于靜電感應,N,N內(nèi)表面帶負電荷內(nèi)表面帶負電荷,

40、,外表面帶正電荷外表面帶正電荷,N,N外部有外部有電場電場, ,使使R R產(chǎn)生靜電感應產(chǎn)生靜電感應, ,使左端帶負電使左端帶負電, ,右端帶正電右端帶正電. .故選項故選項D D正確正確. .B B針對訓練針對訓練2:2:如圖所示如圖所示,A,A為空心金屬球為空心金屬球,B,B為靠近為靠近A A的一個不帶電的枕形金屬殼的一個不帶電的枕形金屬殼. .將另一個帶正電的小球?qū)⒘硪粋€帶正電的小球C C從從A A球開口處放入球開口處放入A A球中央球中央, ,但不觸及但不觸及A A球球. .則則B B出現(xiàn)的出現(xiàn)的情況是情況是( ( ) )A.A.靠近靠近A A的一端帶正電的一端帶正電, ,遠離遠離A A

41、的另一端帶負電的另一端帶負電B.B.靠近靠近A A的一端帶負電的一端帶負電, ,遠離遠離A A的另一端帶正電的另一端帶正電C.C.靠近靠近A A的一端帶負電的一端帶負電, ,遠離遠離A A的另一端不帶電的另一端不帶電D.D.靠近靠近A A的一端帶正電的一端帶正電, ,遠離遠離A A的另一端不帶電的另一端不帶電解析解析: :小球小球C C的電場在的電場在A A球的內(nèi)外表面分別感應出負、正電荷球的內(nèi)外表面分別感應出負、正電荷,A,C,A,C球球相當于一個帶正電的球相當于一個帶正電的球, ,根據(jù)根據(jù)“近異遠同近異遠同”的特點的特點, ,靠近靠近A A的一端帶的一端帶負電負電, ,遠離遠離A A的另一

42、端帶正電的另一端帶正電, ,故選項故選項B B正確正確. .( (教師參考教師參考) )【教材探究教材探究】教材教材P P2626演示實驗中使金屬小球演示實驗中使金屬小球D D與帶電空心金屬球與帶電空心金屬球C C內(nèi)表面接觸后再與內(nèi)表面接觸后再與A A金屬球接觸金屬球接觸,A,A的箔片并不張開的箔片并不張開, ,這一現(xiàn)象說明什么問題這一現(xiàn)象說明什么問題? ?答案答案: :靜電平衡時靜電平衡時, ,電荷只分布在導體的外表面電荷只分布在導體的外表面, ,導體內(nèi)部沒有電荷導體內(nèi)部沒有電荷. .達標測評達標測評 隨堂演練隨堂演練檢測效果檢測效果D D1.1.對于電場中處于靜電平衡狀態(tài)的導體對于電場中處

43、于靜電平衡狀態(tài)的導體, ,下列分析不正確的是下列分析不正確的是( ( ) )A.A.導體內(nèi)部的場強處處為零導體內(nèi)部的場強處處為零B.B.導體內(nèi)部沒有電荷導體內(nèi)部沒有電荷, ,電荷只分布在導體的外表面上電荷只分布在導體的外表面上C.C.導體內(nèi)部場強是外電場與感應電荷電場疊加后的合場強導體內(nèi)部場強是外電場與感應電荷電場疊加后的合場強, ,其大小為零其大小為零D.D.處于靜電平衡的導體內(nèi)部的自由電子不再運動處于靜電平衡的導體內(nèi)部的自由電子不再運動解析解析: :由處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點知由處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點知, ,選項選項A,B,CA,B,C正確正確; ;處于靜電處于靜電平衡時導體內(nèi)部

44、的自由電子不做定向移動平衡時導體內(nèi)部的自由電子不做定向移動, ,但仍在做無規(guī)則的熱運動但仍在做無規(guī)則的熱運動, ,故選項故選項D D錯誤錯誤. .解析解析: :A,DA,D中不會張開中不會張開, ,金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場.B.B中會張開中會張開, ,因為金屬因為金屬網(wǎng)未接地網(wǎng)未接地, ,網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對外界產(chǎn)生影響網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對外界產(chǎn)生影響.C.C中不會張開中不會張開, ,因為金因為金屬網(wǎng)已接地屬網(wǎng)已接地, ,網(wǎng)內(nèi)的帶電體對網(wǎng)外無影響網(wǎng)內(nèi)的帶電體對網(wǎng)外無影響, ,網(wǎng)外的帶電體對網(wǎng)內(nèi)也無網(wǎng)外的帶電體對網(wǎng)內(nèi)也無影響影響. .故選項故選項B B正確正確. .2.2.下列實驗中

45、下列實驗中, ,驗電器的金屬箔片會張開的是驗電器的金屬箔片會張開的是( ( ) )B BACDACD3.(3.(多選多選) )下列屬于預防靜電危害的做法是下列屬于預防靜電危害的做法是( ( ) )A.A.在高大的建筑物頂端安裝避雷針在高大的建筑物頂端安裝避雷針B.B.水泥廠利用靜電除去廢氣中的粉塵水泥廠利用靜電除去廢氣中的粉塵C.C.在制造輪胎的橡膠中添加導電材料在制造輪胎的橡膠中添加導電材料D.D.行駛中的油罐車尾帶一條拖地的鐵鏈行駛中的油罐車尾帶一條拖地的鐵鏈解析解析: :當打雷的時候當打雷的時候, ,由于靜電感應由于靜電感應, ,在高大的建筑物頂端積累了很在高大的建筑物頂端積累了很多的靜

46、電多的靜電, ,容易導致雷擊事故容易導致雷擊事故, ,所以在高大的建筑物頂端安裝避雷針所以在高大的建筑物頂端安裝避雷針可以保護建筑物的安全可以保護建筑物的安全, ,所以選項所以選項A A正確正確; ;水泥廠利用靜電除去廢氣水泥廠利用靜電除去廢氣中的粉塵中的粉塵, ,這是靜電的應用這是靜電的應用, ,所以選項所以選項B B錯誤錯誤; ;由于車的運動由于車的運動, ,輪胎和輪胎和地面之間會產(chǎn)生靜電地面之間會產(chǎn)生靜電, ,在制造輪胎的橡膠中添加導電材料可以及時在制造輪胎的橡膠中添加導電材料可以及時把產(chǎn)生的靜電導走把產(chǎn)生的靜電導走, ,所以選項所以選項C C正確正確; ;油罐車在運動的過程中油罐車在運動的過程中, ,由于里由于里面的油在晃動面的油在晃動, ,也會摩擦產(chǎn)生靜電也會摩擦產(chǎn)生靜電, ,后面拖一條鐵鏈就可以及時把產(chǎn)后面拖一條鐵鏈就可以及時把產(chǎn)生的靜電導走生的靜電導走, ,所以選項所以選項D D正確正確. .C C ( (教師參考教師參考) )課堂小結(jié)課堂小結(jié)