2019-2020年高中物理第一章静电场第7节静电现象的应用教学案新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场第7节静电现象的应用教学案新人教版选修3-11．静电平衡状态是指处在电场中的导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。2．处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面是等势面，其内部电场强度处处为零。3．尖端放电现象是导体尖端失去电荷的现象。4．金属壳达到静电平衡时，其内部不受外部电场影响，金属壳的这种作用叫静电屏蔽。一、静电平衡状态、导体上电荷的分布1．静电平衡状态导体中(包括表面)自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。2．静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场处处为零。(2)处于静电平衡状态的整个导体是

2、一个等势体，它的表面是一个等势面。(3)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。3．导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。二、尖端放电和静电屏蔽尖端放电静电屏蔽原理导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有

3、两条导线与大地相连应用或防止防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失1．自主思考——判一判(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。(√)(2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。(×)(3)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0。(√)(4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(×)(5)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(×)(6)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。(√)2．合作探究——议一

4、议(1)如图171所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？图171提示：不带电。小球放入金属空腔球壳内，平衡后，电荷只分布在金属空腔球壳的外表面。(2)把手机放在不锈钢快餐杯中并用盖子盖住，手机还能接通吗？如果放在塑料饭盒中呢？试一试并解释其中的原因。提示：手机放在塑料饭盒中能够接通，放在不锈钢快餐杯中不能接通。这是因为不锈钢快餐杯能够形成静电屏蔽，手机无法接收到外界的电磁信号，所以不能接通。对静电平衡的理解1．静电平衡实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随

5、着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。(2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。2．静电平衡状态的特点(1)处于静电平衡状态下的导体的特点①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等，方向相反，两者相互抵消，导体内部处处合场强E合为零，但导体表面的电场强度不为零。②整个导体是一个等势体，导体表面是等势面，但电势不一定为零。③电场线与导体表面垂直。(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点①净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷。②感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异，如图172甲所示。图172③净

6、电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷，如图乙所示。[典例]　在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球，且球心位于O点，如图173所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？图173[解析]　根据电场的叠加和静电平衡，球心O处的合场强为0，即感应电荷的电场强度与A、B两点电荷在O处所产生的合场强等大、反向，即E感＝EA＋EB＝k＋k＝，A、B在O处产生的场强方向向左，所以E感向右。[答案]　　方向向右求处于静电平衡状态的导体的感应

7、电荷产生的场强的方法是：(1)运用E＝k求出外电场场强E外的大小和方向。(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。(3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。　　　　1．如图174所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后(　　)图174A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处场强的方向由c指向b解析：选B　首先画出电场线(