静电平衡的物理教案

教学三维目标

1.知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态

2.理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

3.知道静电屏蔽及其应用

重点难点

静电平衡状态

电场中导体的特点

教学方法

推理归纳法、问题解决法、实验法

教具准备

验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干

教学过程

(一)复习提问

1、什么是静电感应现象?

2、静电感应现象的实质是什么?

3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电?

*

若将导体接地则情况如何?左端接地呢?

(二)新课教学

一、电场中的导体

1、金属导体的特征：

由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成

2、静电感应现象

*

问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗?

是什么作用使金属内的电子定向移动的?此移动一直进行吗?

金属导体内部有电场吗?

答：使空间电场重新分布

源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动

静电平衡状态：导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态

4、静电平衡状态下导体的特点：

⑴内部场强处处为零(不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0)

⑵导体中没有自由电荷定向移动

⑶净电荷分布在导体表面

实验证明：法拉第圆筒实验

⑷导体表面附近电场线与表面垂直

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面

反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态

*

5、静电平衡时导体周围电场分布：

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线

二、静电屏蔽

*

空腔导体的特点：

净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场

2、+

静电屏蔽

+

外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

+

若将球壳接地，则内外各不影响

3、应用

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆版面包一层铅皮

高压带电作业人员穿金属网衣

通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

(三)巩固练习

*

例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强：

A.EA≠0，EB=0，EC=0

B.EA≠0，EB≠0，EC=0

C.EA≠0，EB≠0，EC≠0

D.EA=0，EB≠0，EC=0

例2：如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况：

*

A.A球带正电，B球带负电

B.A球带正电，B球不带电

C.A球不带电，B球带负电

D.以上说法都不正确

*

例3：长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小，方向。

(四)小结

1、静电平衡状态下导体有什么特点?

2、静电屏蔽有哪几种情况?有哪些应用?

布置作业

教后记

1、教材并没有安排这一节的内容，但在历届高考中都有体现，所以对于这块知识原则是讲清基础知识，不追求深难偏。

学生对电场强度大小，方向的判断，导体内部外部的区别存在问题，准备在作业纸上让他们逐步解决问题。