《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)

趙燕燕

【教材分析】

本節(jié)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(jié)的重點(diǎn)。應(yīng)用靜電平衡的知識(shí)，認(rèn)識(shí)導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)、尖端放電現(xiàn)象、靜電屏蔽現(xiàn)象是本節(jié)的難點(diǎn)。做好演示實(shí)驗(yàn)是本節(jié)的關(guān)鍵。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.理解導(dǎo)體的特征和靜電感應(yīng)過(guò)程。

2.理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)的特點(diǎn)，應(yīng)用靜電平衡的特點(diǎn)解釋靜電屏蔽和尖端放電現(xiàn)象。

3.通過(guò)靜電滾筒的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生觀察試驗(yàn)、分析現(xiàn)象、歸納問(wèn)題的能力。

【重點(diǎn)難點(diǎn)】

理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)的特點(diǎn)，分析靜電現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例——靜電屏蔽和尖端放電。

【教學(xué)用具】

高壓感應(yīng)圈、鐵籠實(shí)驗(yàn)，感應(yīng)起電機(jī)，縫衣針，鐵籠，導(dǎo)線，易拉罐，金屬支架，礦泉水瓶。

【設(shè)計(jì)思想】

靜電感應(yīng)是電學(xué)內(nèi)容的一個(gè)難點(diǎn)，在靜電感應(yīng)過(guò)程中，電荷如何移動(dòng)，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，正、負(fù)電荷如何分布，這些都是學(xué)生所難以掌握的。對(duì)于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，帶電導(dǎo)體上的凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上，學(xué)生往往把它們當(dāng)作結(jié)論硬性記下來(lái)，如何用它來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題更是措手不及。通過(guò)采取常規(guī)演示實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)相結(jié)合，教師指導(dǎo)教學(xué)與學(xué)生訓(xùn)練、練習(xí)等多種教學(xué)方式共存的有效辦法，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)創(chuàng)新，提高了課堂教學(xué)效率和教學(xué)效果。

【教學(xué)過(guò)程】

導(dǎo)入新課：演示高壓感應(yīng)圈與鐵籠實(shí)驗(yàn)

好可愛的小白兔呀！老師要用它來(lái)做個(gè)驚險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)！這位同學(xué)請(qǐng)你打開高壓感應(yīng)圈的開關(guān)，并逐漸增加電壓，會(huì)發(fā)生什么樣的事情呢？真神奇，鐵籠外電閃雷鳴，而鐵籠內(nèi)的小白兔卻安然無(wú)恙，這是為什么呢？我們一起學(xué)習(xí)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》來(lái)解開謎題吧?。ò鍟n題）

新課教學(xué)

主題1：探究靜電平衡

任務(wù)一：?jiǎn)栴}反饋

師：本節(jié)內(nèi)容分為三個(gè)主題來(lái)學(xué)習(xí)。大家通過(guò)微課已自主完成了第一個(gè)主題——《靜電平衡》的學(xué)習(xí)，來(lái)看大屏幕——自學(xué)檢測(cè)的統(tǒng)計(jì)情況。

師：看得出來(lái)大家是被這三個(gè)電場(chǎng)弄糊涂了吧？棒上o處的電場(chǎng)，點(diǎn)電荷在o處的電場(chǎng)，棒上感應(yīng)電荷在o處的電場(chǎng)！

生：導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體的合場(chǎng)強(qiáng)為0，但感應(yīng)電荷的電場(chǎng)不為0，它與外電場(chǎng)等大反向。

板書：一、靜電平衡：導(dǎo)體合場(chǎng)強(qiáng)為0，自由電子，不再定向移動(dòng)

E合=0，即E感=E外

師：不帶電的導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體外表面，內(nèi)部沒(méi)有電荷，那么帶電導(dǎo)體的電荷分布也會(huì)是這樣嗎？我們通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究，大家請(qǐng)看大屏幕！

主題2：探究靜電平衡時(shí)帶電導(dǎo)體上的電荷分布

實(shí)驗(yàn)器材：感應(yīng)起電機(jī)、易拉罐、導(dǎo)線

任務(wù)一：將感應(yīng)起電機(jī)的一極用導(dǎo)線與易拉罐相連，觀察易拉罐內(nèi)外的紙條是否飄動(dòng)？

任務(wù)二：將感應(yīng)起電機(jī)的兩極靠近，搖動(dòng)手柄，觀察電火花是發(fā)生在大球之間還是小球之間？放電后，將小球去掉，搖動(dòng)手柄，電火花又會(huì)出現(xiàn)在什么位置？

注意事項(xiàng)及要求：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中禁止用手碰觸感應(yīng)起電機(jī)金屬部位。實(shí)驗(yàn)完畢整理器材填寫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。

生1：在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們觀察到易拉罐外的紙條飄起，但里面的紙條沒(méi)動(dòng)。這說(shuō)明帶電導(dǎo)體的電荷也分布在導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部沒(méi)有電荷！

生2：在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們觀察到電火花出現(xiàn)在兩小球之間，去掉小球時(shí)出現(xiàn)在兩金屬桿間！這說(shuō)明導(dǎo)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(dǎo)體上的電荷分布

1.凈電荷只分布在導(dǎo)體外表面上，內(nèi)部沒(méi)有電荷

2.在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度越大，凹陷處幾乎沒(méi)有

主題3：靜電現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例分析

師：剛才兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同學(xué)們完成得非常好！沒(méi)有被電著！讓我們繼續(xù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索靜電應(yīng)用的奧秘吧！

實(shí)驗(yàn)器材：感應(yīng)起電機(jī)、靜電滾筒裝置、導(dǎo)線

任務(wù)三：將感應(yīng)起電機(jī)的兩極用導(dǎo)線與金屬支架連接，搖動(dòng)手柄，礦泉水瓶會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái)嗎？你能解釋其中的緣由嗎？實(shí)驗(yàn)中注意安全！開始實(shí)驗(yàn)！

生：感應(yīng)起電機(jī)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(chǎn)生了強(qiáng)電場(chǎng)，將周圍空氣電離產(chǎn)生空氣離子，空氣離子在強(qiáng)電場(chǎng)中受力劇烈運(yùn)動(dòng)，使得瓶子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)！

師：這實(shí)際上利用了尖端放電的原理！煤氣爐點(diǎn)火裝置，拉易燃易爆物品的車輛會(huì)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(shí)老師演示的實(shí)驗(yàn)除了“閃電”，大屏幕的畫面還閃動(dòng)了一下，這涉及我們今天學(xué)習(xí)的最后一個(gè)主題：靜電屏蔽！靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是什么呢？

生：靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。

生：靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。

師：感謝同學(xué)們精彩的表現(xiàn)，希望你們不要停下探索的腳步，運(yùn)用今天所學(xué)到的知識(shí)制作一些靜電趣味實(shí)驗(yàn)！將今天所學(xué)的物理知識(shí)應(yīng)用到生活中去。

編輯 張珍珍