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2019-2020年新課標魯科版3-1 選修三1.4《電場中的導體》 WORD教案4 ［課時安排］1課時 ［教學目標］： 1. 知識與技能 （1） 了解靜電平衡狀態(tài)，能應用場強疊加的原理解釋靜電平衡狀態(tài)。 （2） 了解靜電屏蔽現象及其應用 （3） 通過觀察演示實驗及對實驗現象的分析，引導學生運用所學知識進行分　　　析推理，培養(yǎng)學生分析推理能力 2. 過程與方法：進一步理解比值定義法 3. 情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學以致用的觀念 ［教學重點］：靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導體的特性，即其電荷分布、電場分布、電勢等， ［教學難點］：運用電場有關知識，分析、推理出實驗現象的成因 ［教學器材］： 靜電屏蔽演示——金屬網罩（一個），帶絕緣支架金屬球，驗電器。 ［教學方法］：實驗探究，討論，講授 ［教學過程］ 復習導入： 回顧以下問題： （1） 電場強弱如何描述？ （2） 回顧電場強度的相關知識點 　 新課教學 1、 場強的疊加 對于多個電荷產生的電場，如何確定空間某點的電場強度？ 兩個電荷+Q和－Q同時存在時，實驗表明它們產生的電場互相獨立、互不影響，P點的場強是E1和E2疊加的結果，遵從平行四邊形法則。 例一（課本P21）：兩個相距很近的先是異種電荷組成的系統叫做電偶極子。如圖所示，P為電偶極子延長線上距中點O為r的點，求P點處的電場強度 解：詳見P21-22 2、回顧靜電感應： 圖1 導體在電場中時，導體上的自由電荷受電場力作用發(fā)生定向移動使兩端出現不同的電荷分布（如右圖1）。 實驗1（如圖2）： 利用起電機使絕緣金屬球帶電，從而產生電場，把感應電機靠近A擺放，且接觸良好。 將不帶電驗電球A先與B接觸，再與驗電器金屬球D接觸，如此反復，可見D金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復幾次，可見E金屬箔也張開。 由此可知B、C兩端帶電。 此時，若將A上電荷放掉，讓A與C接觸后與D接觸，反復幾次，可見D金屬箔張角變小，可見B、C兩端電荷異號。 可用A與B、C中部接觸的，再與驗電器接觸，驗電器金屬箱不張開，電荷分布在兩端。 同理可分析A 帶負電荷時，感應電機上電荷分布。 3、 靜電平衡： 靜電感應現象中，導體不同部分出現的凈電荷稱為感應電荷。 板書：1、靜電感應現象中，導體不同部分出現的凈電荷稱為感應電荷。 教師提問：靜電場中導體上自由電荷受電場力作用做定向移動會不會一直運動下去？ 圖3 學生討論。（師提示：先移動的感應電荷會不會產生電場？它們的場方向如何？會對其它自由電荷產生什么影響？） 得出結論：當導體置于電場中時，自由電荷受力，發(fā)生定向移動，從而重新分布。重新分布的電荷在導體內產生一個與原電場反向的電場，這種感應電場與原電場反向疊加，阻礙電荷定向移動。（如右圖3）導體中的合電場越來越小，直至最后無電荷定向移動為止，這時感應電荷電場與原電場的合場強為零。 板書： 2、靜電平衡狀態(tài)：導體上處處無電荷定向移動的狀態(tài)。 圖4 3、靜電平衡時的特征：A、導體內部處處場強為零。 我們在這個特征基礎上進行推論，可得靜電場中導體的其他特點。 板書： B、處于靜電平衡狀態(tài)的導體，電荷只能分布在導體外表面上。 可采用反證法，若導體內部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導體內部電場強度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動。 實驗2 法拉第圓筒實驗。 先用起電機使筒A帶電，至A中箔片張開為止，利用驗電球B可先從A外表面接觸，再與驗電器金屬球C接觸，反復幾次后，可明顯地看到C金屬箔張開，可說明A外表面有電荷。 若使B與A內壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔將不張開，可驗證A內壁無電荷。 演示實驗：模擬導體表面的電場線分布。 板書： C、處于靜電平衡狀態(tài)的導體表面上任一點場強方向與該點表面垂直。 如果我們沿導體表面移動電荷，則電荷所受電場力因為與場強在同一直線上，所以電場力也與導體表面切向垂直，這種情況下，電場力是不做功的。而在導體內場強又為零，所以移動電荷時沒有電場力做功。 板書： D、導體內和導體表面上移動電荷時，電場力都不做功。 圖6 綜上所示：靜電平衡的導體內部處處E=0（強調是合場強，而非原電場強度和感應電場強度），電荷只分布在外表面上，導體表面上的場強處處都與該點表面切線垂直。在導體內任兩點間移動電荷，電場力做功為零。 4、 靜電屏蔽 實驗3：先使A帶電，然后移近驗電器B，由于靜電感應，B的金屬箔片張開，若把B置于金屬網罩中，可發(fā)現B的金屬箔片不張開。 這是什么原因呢？請大家用剛剛所學的知識來解釋一下。 分析：金屬網罩上處于A上正電荷產生的電場中，網罩上的電荷重新分布，最后達到靜電平衡。此時，網罩內部合場強為零，即金屬網罩內無電場。所以驗電器上的電荷不出現重新分布，在箔片上不帶電，所以不張開。 這時的電場線是什么形狀的呢？——讓學生嘗試描繪。 演示實驗——模擬靜電感應中達到靜電平衡時的導體的電場線分布。 從實驗中可以知道，金屬網罩能把外電場遮住，使其內部不受外電場影響，這就是靜電屏蔽現象。 隨堂鞏固練習： 圖7 （1）長L的不帶電導體桿放于點電荷+Q（距桿左端為r）附近達到靜電平衡后，求：桿中點的電場強度及桿上感應電荷在該點產生的電場強度。（解：如圖7，因為桿處于靜電平衡狀態(tài)，故該點場強E=0；由+Q產生的電場強度和感應電荷電場合成。EQ＋E感=E=0，所以） 作業(yè)：書P23/1~3； ［教學反思］：