教学设计
整体设计
教学目标
(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。
教学重点:静电平衡状态。
教学难点: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
1.电场中的导体
(1)金属导体的特征:由做热运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:
(3)问题:1.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?
2.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?
3.静电屏蔽后金属导体内部有电场吗?
答:1.使空间电场重新分布。
2.源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动。
3.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。没有。
2.静电平衡状态下导体的特点
(1)内部场强处处为零(若不为0,则自由电子将继续移动直至合场强为0)。
(2)导体中没有自由电荷定向移动。
(3)净电荷分布在导体外表面。 实验证明:法拉第圆筒实验。
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:若内部有净电荷,则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态。
(4)导体表面附近的电场线与表面垂直。
(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。
3.静电屏蔽
(1)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(较难)。
(3)应用:电学仪器和电子设备外面套有金属罩、通信电缆外面包一层铅皮、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。
4.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
(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?
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