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2019-2020年新課標(biāo)魯科版3-1 選修三1.4《電場中的導(dǎo)體》 WORD教案4 ［課時安排］1課時 ［教學(xué)目標(biāo)］： 1. 知識與技能 （1） 了解靜電平衡狀態(tài)，能應(yīng)用場強(qiáng)疊加的原理解釋靜電平衡狀態(tài)。 （2） 了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用 （3） 通過觀察演示實(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行分　　　析推理，培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力 2. 過程與方法：進(jìn)一步理解比值定義法 3. 情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)以致用的觀念 ［教學(xué)重點(diǎn)］：靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性，即其電荷分布、電場分布、電勢等， ［教學(xué)難點(diǎn)］：運(yùn)用電場有關(guān)知識，分析、推理出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的成因 ［教學(xué)器材］： 靜電屏蔽演示——金屬網(wǎng)罩（一個），帶絕緣支架金屬球，驗(yàn)電器。 ［教學(xué)方法］：實(shí)驗(yàn)探究，討論，講授 ［教學(xué)過程］ 復(fù)習(xí)導(dǎo)入： 回顧以下問題： （1） 電場強(qiáng)弱如何描述？ （2） 回顧電場強(qiáng)度的相關(guān)知識點(diǎn) 　 新課教學(xué) 1、 場強(qiáng)的疊加 對于多個電荷產(chǎn)生的電場，如何確定空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度？ 兩個電荷+Q和－Q同時存在時，實(shí)驗(yàn)表明它們產(chǎn)生的電場互相獨(dú)立、互不影響，P點(diǎn)的場強(qiáng)是E1和E2疊加的結(jié)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(tǒng)叫做電偶極子。如圖所示，P為電偶極子延長線上距中點(diǎn)O為r的點(diǎn)，求P點(diǎn)處的電場強(qiáng)度 解：詳見P21-22 2、回顧靜電感應(yīng)： 圖1 導(dǎo)體在電場中時，導(dǎo)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(xiàn)不同的電荷分布（如右圖1）。 實(shí)驗(yàn)1（如圖2）： 利用起電機(jī)使絕緣金屬球帶電，從而產(chǎn)生電場，把感應(yīng)電機(jī)靠近A擺放，且接觸良好。 將不帶電驗(yàn)電球A先與B接觸，再與驗(yàn)電器金屬球D接觸，如此反復(fù)，可見D金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復(fù)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(fù)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(yàn)電器接觸，驗(yàn)電器金屬箱不張開，電荷分布在兩端。 同理可分析A 帶負(fù)電荷時，感應(yīng)電機(jī)上電荷分布。 3、 靜電平衡： 靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體不同部分出現(xiàn)的凈電荷稱為感應(yīng)電荷。 板書：1、靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體不同部分出現(xiàn)的凈電荷稱為感應(yīng)電荷。 教師提問：靜電場中導(dǎo)體上自由電荷受電場力作用做定向移動會不會一直運(yùn)動下去？ 圖3 學(xué)生討論。（師提示：先移動的感應(yīng)電荷會不會產(chǎn)生電場？它們的場方向如何？會對其它自由電荷產(chǎn)生什么影響？） 得出結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個與原電場反向的電場，這種感應(yīng)電場與原電場反向疊加，阻礙電荷定向移動。（如右圖3）導(dǎo)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(yīng)電荷電場與原電場的合場強(qiáng)為零。 板書： 2、靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)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(dǎo)體內(nèi)部處處場強(qiáng)為零。 我們在這個特征基礎(chǔ)上進(jìn)行推論，可得靜電場中導(dǎo)體的其他特點(diǎn)。 板書： B、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上。 可采用反證法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動。 實(shí)驗(yàn)2 法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)。 先用起電機(jī)使筒A帶電，至A中箔片張開為止，利用驗(yàn)電球B可先從A外表面接觸，再與驗(yàn)電器金屬球C接觸，反復(fù)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(nèi)壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔將不張開，可驗(yàn)證A內(nèi)壁無電荷。 演示實(shí)驗(yàn)：模擬導(dǎo)體表面的電場線分布。 板書： C、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)場強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。 如果我們沿導(dǎo)體表面移動電荷，則電荷所受電場力因?yàn)榕c場強(qiáng)在同一直線上，所以電場力也與導(dǎo)體表面切向垂直，這種情況下，電場力是不做功的。而在導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)又為零，所以移動電荷時沒有電場力做功。 板書： D、導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)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(dǎo)體內(nèi)部處處E=0（強(qiáng)調(diào)是合場強(qiáng)，而非原電場強(qiáng)度和感應(yīng)電場強(qiáng)度），電荷只分布在外表面上，導(dǎo)體表面上的場強(qiáng)處處都與該點(diǎn)表面切線垂直。在導(dǎo)體內(nèi)任兩點(diǎn)間移動電荷，電場力做功為零。 4、 靜電屏蔽 實(shí)驗(yàn)3：先使A帶電，然后移近驗(yàn)電器B，由于靜電感應(yīng)，B的金屬箔片張開，若把B置于金屬網(wǎng)罩中，可發(fā)現(xiàn)B的金屬箔片不張開。 這是什么原因呢？請大家用剛剛所學(xué)的知識來解釋一下。 分析：金屬網(wǎng)罩上處于A上正電荷產(chǎn)生的電場中，網(wǎng)罩上的電荷重新分布，最后達(dá)到靜電平衡。此時，網(wǎng)罩內(nèi)部合場強(qiáng)為零，即金屬網(wǎng)罩內(nèi)無電場。所以驗(yàn)電器上的電荷不出現(xiàn)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(xué)生嘗試描繪。 演示實(shí)驗(yàn)——模擬靜電感應(yīng)中達(dá)到靜電平衡時的導(dǎo)體的電場線分布。 從實(shí)驗(yàn)中可以知道，金屬網(wǎng)罩能把外電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場影響，這就是靜電屏蔽現(xiàn)象。 隨堂鞏固練習(xí)： 圖7 （1）長L的不帶電導(dǎo)體桿放于點(diǎn)電荷+Q（距桿左端為r）附近達(dá)到靜電平衡后，求：桿中點(diǎn)的電場強(qiáng)度及桿上感應(yīng)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度。（解：如圖7，因?yàn)闂U處于靜電平衡狀態(tài)，故該點(diǎn)場強(qiáng)E=0；由+Q產(chǎn)生的電場強(qiáng)度和感應(yīng)電荷電場合成。EQ＋E感=E=0，所以） 作業(yè)：書P23/1~3； ［教學(xué)反思］：