《靜電現象的應用》教學設計

趙燕燕

【教材分析】

本節的主要概念是靜電平衡，掌握靜電平衡的概念，理解靜電平衡的特征是本節的重點。應用靜電平衡的知識，認識導體的電荷分布特點、尖端放電現象、靜電屏蔽現象是本節的難點。做好演示實驗是本節的關鍵。

【教學目標】

1.理解導體的特征和靜電感應過程。

2.理解導體達到靜電平衡狀態時的特點，應用靜電平衡的特點解釋靜電屏蔽和尖端放電現象。

3.通過靜電滾筒的實驗，培養學生觀察試驗、分析現象、歸納問題的能力。

【重點難點】

理解導體達到靜電平衡狀態時的特點，分析靜電現象的應用實例——靜電屏蔽和尖端放電。

【教學用具】

高壓感應圈、鐵籠實驗，感應起電機，縫衣針，鐵籠，導線，易拉罐，金屬支架，礦泉水瓶。

【設計思想】

靜電感應是電學內容的一個難點，在靜電感應過程中，電荷如何移動，達到靜電平衡狀態時，正、負電荷如何分布，這些都是學生所難以掌握的。對于靜電場中的導體達到靜電平衡狀態時，導體內部場強處處為零，帶電導體上的凈電荷只分布在導體的外表面上，學生往往把它們當作結論硬性記下來，如何用它來分析問題、解決問題更是措手不及。通過采取常規演示實驗和計算機模擬教學相結合，教師指導教學與學生訓練、練習等多種教學方式共存的有效辦法，實現課堂教學創新，提高了課堂教學效率和教學效果。

【教學過程】

導入新課：演示高壓感應圈與鐵籠實驗

好可愛的小白兔呀！老師要用它來做個驚險的實驗！這位同學請你打開高壓感應圈的開關，并逐漸增加電壓，會發生什么樣的事情呢？真神奇，鐵籠外電閃雷鳴，而鐵籠內的小白兔卻安然無恙，這是為什么呢？我們一起學習《靜電現象的應用》來解開謎題吧！（板書課題）

新課教學

主題1：探究靜電平衡

任務一：問題反饋

師：本節內容分為三個主題來學習。大家通過微課已自主完成了第一個主題——《靜電平衡》的學習，來看大屏幕——自學檢測的統計情況。

師：看得出來大家是被這三個電場弄糊涂了吧？棒上o處的電場，點電荷在o處的電場，棒上感應電荷在o處的電場！

生：導體處于靜電平衡時，導體的合場強為0，但感應電荷的電場不為0，它與外電場等大反向。

板書：一、靜電平衡：導體合場強為0，自由電子，不再定向移動

E合=0，即E感=E外

師：不帶電的導體在電場中達到靜電平衡時，電荷分布在導體外表面，內部沒有電荷，那么帶電導體的電荷分布也會是這樣嗎？我們通過兩個實驗來探究，大家請看大屏幕！

主題2：探究靜電平衡時帶電導體上的電荷分布

實驗器材：感應起電機、易拉罐、導線

任務一：將感應起電機的一極用導線與易拉罐相連，觀察易拉罐內外的紙條是否飄動？

任務二：將感應起電機的兩極靠近，搖動手柄，觀察電火花是發生在大球之間還是小球之間？放電后，將小球去掉，搖動手柄，電火花又會出現在什么位置？

注意事項及要求：實驗過程中禁止用手碰觸感應起電機金屬部位。實驗完畢整理器材填寫實驗現象，得出結論。

生1：在第一個實驗中我們觀察到易拉罐外的紙條飄起，但里面的紙條沒動。這說明帶電導體的電荷也分布在導體的外表面，內部沒有電荷！

生2：在第二個實驗中我們觀察到電火花出現在兩小球之間，去掉小球時出現在兩金屬桿間！這說明導體表面電荷的分布存在疏密的差異，分布不均勻。

生3：尖端位置電荷分布較密集。

板書：二、導體上的電荷分布

1.凈電荷只分布在導體外表面上，內部沒有電荷

2.在導體表面，越尖銳的位置，電荷密度越大，凹陷處幾乎沒有

主題3：靜電現象的應用實例分析

師：剛才兩個實驗同學們完成得非常好！沒有被電著！讓我們繼續通過實驗探索靜電應用的奧秘吧！

實驗器材：感應起電機、靜電滾筒裝置、導線

任務三：將感應起電機的兩極用導線與金屬支架連接，搖動手柄，礦泉水瓶會轉起來嗎？你能解釋其中的緣由嗎？實驗中注意安全！開始實驗！

生：感應起電機的兩極與金屬支架相連使金屬支架帶上電，電荷主要集中在針尖，產生了強電場，將周圍空氣電離產生空氣離子，空氣離子在強電場中受力劇烈運動，使得瓶子轉動起來！

師：這實際上利用了尖端放電的原理！煤氣爐點火裝置，拉易燃易爆物品的車輛會安裝一條鐵鏈與大地接觸……（PPT演示介紹避雷針的工作原理）。

師：開始上課時老師演示的實驗除了“閃電”，大屏幕的畫面還閃動了一下，這涉及我們今天學習的最后一個主題：靜電屏蔽！靜電屏蔽的實質是什么呢？

生：靜電屏蔽實質是利用了靜電感應現象，使金屬殼內的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零而已。

生：靜電屏蔽實質是利用了靜電感應現象，使金屬殼內的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零而已。

師：感謝同學們精彩的表現，希望你們不要停下探索的腳步，運用今天所學到的知識制作一些靜電趣味實驗！將今天所學的物理知識應用到生活中去。

編輯 張珍珍