視頻簡介：
視頻標簽：靜電現象的應用
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理選修3-1第一章第七節《靜電現象的應用》北京
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高中物理選修3-1第一章第七節《靜電現象的應用》北京市第九中學
1.指導思想與理論依據
皮亞杰的建構理論認為，知識必須由主體自我構建。課堂中要重視創設學習情境，促進學生主動參與，主動思考，使學生自主探究，完成學習。
本節是一個典型物理與生活實際聯系的案例，能很好促進學生聯系生活實際能力和探究能力提升，能幫助學生建立產生積極的學習情感和深刻感受物理知識來源于生活，又服務于生活。因此，本節在進行教學設計時必須選擇適當的問題情境切入，通過大量的實驗驗證和實驗探究體驗、發現，引導學生深入討論、分析，讓學生成為知識建構和知識使用的主體，提升學生的思維能力和探究、分析問題的能力，突出基于學生學習的設計主題。
2.教學背景分析
教材分析:
本節是人教版《物理》選修3-1第七節的內容。前六節介紹了靜電場的基本性質，以及有關的概念、規律、描述方法等。本節聚焦靜電平衡和尖端放電兩個重要的靜電現象，要求學生運用所學靜電場知識分析它們，很好的體現了物理與生活、生產實踐的結合，是學以致用的很好教學材料。通過本節學習，一方面，學生可以加強對靜電場知識的理解、掌握和運用，提升發現和應用知識的能力；另一方面，學生可以體會到“物理處處有生活，生活處處有物理”的學科體驗，激發學習興趣和熱情。 學生情況：
本節課授課對象是北京市示范校九中高二學生，這些學生具有一定的物理基礎，具備一定的分析問題和實驗探究能力。但因為這些學生剛開始學習電場，電場相比經典力學抽象，有些內容目前知識也不易完全解釋清楚，學生且在日常生活中也對靜電現象關注和思考不夠，所以教學時本節內容不宜盲目延展過多，得適度啟發引導。 教學方式： 講授式、啟發式、探究式
教學資源： 感應起電機、帶有金屬圓球和避雷針模型的平行金屬板、高壓防護服、靜電貼、金屬盒、靜電屏蔽金屬籠，驗電羽。
3.教學目標(含重、難點)
一）知識與技能：
1.通過實驗觀察，理性思考，分析出靜電場中導體內自由電荷的運動情況，并概括出靜電平衡狀態下導體的特征；
2.學生進行實驗探究，觀察尖端放電現象，歸納出帶電導體電荷分布的特點； 3.學生能應用靜電平衡導體的特征解釋靜電屏蔽和避雷針等相關應用。 二）過程與方法：
1.在對靜電平衡導體內部場強和電勢特點的理論探究過程中，提升學生邏輯分析能力，體驗反證等思維方法；
2在靜電平衡導體電荷分布的實驗探究過程中，提升學生基于既往知識的推理猜想和實驗設
3
計、現象觀察與分析等實驗探究能力；
3.通過實例分析，提升學生應用物理知識分析解釋生活、生產中相關應用的能力。 三）情感、態度、價值觀：
1.靜電現象在生活中應用非常廣泛，此課題源自生活。通過本節課的學習，培養學生關注生活、熱愛生活的美好情操，培養學生用科學分析生活中的現象的意識；
2.在本節的理論分析和實驗探究中培養學生科學的研究方法，以及嚴謹認真的學習態度。 教學重點：掌握靜電平衡的概念，理解靜電平衡的特征
教學難點： 應用靜電平衡的知識認識導體的電荷分布特點、尖端放電現象、靜電屏蔽現象。
教學流程示意
實驗
情景引入，由高壓防護服提出問
題
回顧靜電感應現象，學習靜電平衡狀態及其特征
ppt
理論聯系實際
學生展示探究作業
深入探究
實驗探究
帶電導體電荷的分布特點
帶電導體電荷的分布特點的實際應用
實驗演示
結束
開始
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4.教學過程
教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
靜電貼貼黑板上
靜電現象在我們的生產和生活當中隨處可見，今天，我們就來研究靜電現象的應用。
剛才老師利用了靜電吸附給大家展示了我們今天的課題。200多年前，本杰明•富蘭克林用一個風箏實驗把我們帶入了電氣化的新紀元。今天，我們挽著弗蘭克林的手讓閃電從天而降，來開啟我們今天的主題。
學生聆聽思考
激發學生探究興趣
創設情境
介紹實驗器材
實驗模擬閃電
演示實驗
真人表演
下面我通過一個實驗來模擬閃電 我用這個裝置上極板來模擬云層，下極板來模擬大地。云層和大地之間站著一個人，當云層和大地之間電壓足夠高時，空氣被擊穿，從而發生了強烈的放電現象，形成了閃電。 下面請大家注意觀察：
當兩極板間加上上萬伏電壓時發生了強烈的放電現象，閃電擊中了模型人，甚至燃燒了起來，顯然，如果我們處在模型人的這個位置也難逃一劫。但是我們班有一位同學，他有抗閃電的超能力，有請我們的superman閃亮登場。
哪位同學想采訪一下superman?
我剛才注意到同學們摸了superman的手套和衣服，發現有什么不同嗎？
學生之間互動
有點硬，有金屬教學 環節
教師活動
學生活動
設計 意圖
引入新課 新課教學 ppt 下面我們就來研究超人超能力背后的原因 我們知道金屬導體的內部存在大量自由移動的電子，把一個不帶電的金屬導體ABCD放到電場強度為E0的電場中，導體內的自由電子受到庫侖力的
作用，將向著與電場相反的方向定向
移動，這樣，在導體的AB面上將出現負電荷，在CD面上將出現正電荷，這就是前面研究過的靜電感應現象。那么，這個過程會一直持續下去嗎？請
大家思考這個問題，我們可以組內同
學討論討論。 哪位同學能談談你的看法？
大家有不同意見嗎？ 在剛才同學的敘述中我們知道，導體兩面出現的正負電荷在導體內部產生絕緣材料制成 討論 會，因為導體一直處在電場中，一直受到電場力的作用。 不會，因為把導體放到電場中，由于靜電感應現象，導體兩端會感應出等量異種電荷，感應電荷產生的電場與已知電場相反，電子會受到方向相反的兩個電場力的作用，當受力平衡時就不會再移動了。
喚起舊知
從邏輯上進行推理論證 學習新知
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教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
學生思考回答
與E0方向相反的電場E′,它的電場線用虛線表示。這兩個電場疊加，使導體內部的電場減弱。但是，只要導體內部的電場不為零，自由電子就會繼續做定向移動，導體兩面的正負電荷就會繼續增加，導體內部的電場就會進一步消弱，直到導體內部各點的合電場等于零為止。于是，導體內的自由電子不再發生定向移動，這時我們說，導體達到了靜電平衡狀態。
靜電平衡雖然需要一個過程，但是這個過程是很短暫的，當導體達到靜電平衡時，它內部的合場強為零
那么導體的電勢分布有什么特點呢？ 導體中有A,B兩點，請同學們思考這兩點哪一點電勢高？
為什么？
A,B兩點電勢等高，A,B兩點是任意選取的，具有普遍性，所以整個導體是等勢體，導體表面是等勢面。
一樣高
因為導體內的合場強為零，所以電荷在導體內的受力為零，電場力做功就為零,電勢能的變化就為零，所以AB兩點電勢一樣高。
推理，論證
我們知道了當導體達到靜電平衡時，它內部的合場強為零，導體是等勢體，那么導體內部還有凈余的電荷嗎？
其他同學同意他的意見嗎？
沒有
因為如果內部還有凈余電荷的話，它會產生電場，那么自由電子就會定向移動，就不會平衡。 同意
啟發、點拔
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教學 環節
教師活動
學生活動
設計 意圖
解釋超能力背后的原因 ppt 既然導體內部沒有凈余電荷，即使我們將這樣的導體挖空，也不會對它原有的電場和電荷分布產生影響。
那么，現在大家能不能解釋superman
超能力背后的原因呢？ 衣服里有金屬，形成了一個金屬殼，人被包圍在了金屬殼的內部，當人穿著這樣的衣服處在電場中時，他會瞬時達到靜電平衡，此時，衣服內的合場強為零，衣服是一個等勢體，因此保護了我們的同學不受傷害，我們也把金屬殼的這種保護作用稱作靜電屏蔽。 起先人們在衣服的面料里織入了密集的金屬絲，整件衣服就像一個金屬殼，隨著工藝的發展和進步，人們用導電纖維和阻燃纖維替代了金屬絲，大大提高了衣服穿著的舒適性和耐磨性。工人師傅們穿著這樣的衣服就可以進
行高壓帶電作業，減小了由于停電維
修帶來的經濟損失，我們稱這樣的衣服為高壓帶電工作服。 前面我們了解了一個不帶電的物體放到電場中達到靜電平衡時感應電荷分布在導體的外表面，那么，對于帶電的物體達到靜電平衡時電荷又該如何分布呢？ 下面，我們就借助老師給大家準備的實驗器材來探究帶電導體電荷的分布。 帶電導體上電荷的分布特點： 猜想→設計方案→分組實驗→分享交流→得到結論 器材：感應起電機、驗電絲線、導線、膠帶、驗電金屬箔，自制教具
衣服里面有金屬，被屏蔽 聆聽、思考
理論聯系實際教學 環節
教師活動
學生活動
設計 意圖
分組實驗
演示實驗
通過實驗證實猜想
總結: 剛才我們的同學們用不同的方法來檢驗電荷的分布得到了相同的結論，帶電導體的電荷分布在外表面，內部沒有電荷。
那么，如果實心的帶電導體電荷會分布在哪呢？
為什么？
無論是實心的帶電導體還是空心的帶電導體，電荷都會分布在導體的最外表面上，而內部是沒有凈電荷的。 帶電導體的電荷分布在導體的外表面上，那么它的分布是均勻的嗎？是否有疏密的差異呢？
大家和我一起再來觀察實驗
我們在模型人的旁邊豎立一根釘子，我們知道，電場越強，空氣越容易被擊穿發生放電現象，那么，大家現在觀察我們的實驗。
大家能否根據我們觀察到的實驗現象分析出電荷分布在導體的外表面時是否有疏密的差異？
這個問題我們可以組間的同學討論一下，誰來說說你的看法？
學生展示
外表面
如果在導體內部有電荷的話就會存在電場。電荷就會定向移動，就不屬于平衡狀態了。
是（不是）
我們看到釘子的
培養學生探究能力，
培養思維推理，知識遷移能力
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教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
課堂小結
課外研究延伸
概括總結
在釘子的尖端產生的放電現象，說明它周圍的電場比較強，空氣容易被擊穿，說明它周圍的電荷分布比較密。因此，當電荷分布在導體的外表面時，尖端的地方電荷分布較密，凹陷的地方幾乎沒有電荷。
我們把導體尖端發生的放電現象稱之為尖端放電。
那么，我們可以利用導體尖端分布的特點制作成避雷針來保護我們的建筑物免遭雷擊的傷害。
大家能不能舉出一些我們生活中防遭雷擊的方法呢？
如果在下雨的雷雨天里面我們開著車自駕游在外的時候，如何來保護自己呢？
這里面是利用了什么呢？
我們可以利用靜電屏蔽的保護作用和尖端放電的原理來保護我們免遭雷擊。
我們在課前布置了任務，以學習小組的形式分別從生活中靜電的應用，生產中靜電的應用，靜電危害的防護等角度收集有關實例，下面，有請同學們上臺來展示，哪些可以用我們學過的知識解釋其中的道理。
我們的物理來源于生活，還要回歸于生活，愿同學們能夠拉起理想的風箏，
尖端和上級板產生了放電現象，說明縫衣針的尖端周圍電場強度比較強，所以它的電荷分布比較密。
學生思考回答
躲在車里
靜電屏蔽
學生上臺展示
解決問題能力 聯系實際
情感態度價值觀滲透
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教學 環節
教師活動
學生活動
設計 意圖
讓它在知識的天空中越飛越高，雖然我們的課堂即將結束，但我們的學習和探索是用不停止的。
5.學習效果評價設計
《靜電現象的應用》學習效果評價表
評價指標（權重）
優 良
合 格
不合格 自評
師評
學習完成情況（50分）
知道靜電平衡的
特征以及常見靜
電現象（20分）
知道靜電平衡的
特征（15分）
對什么是靜電平衡的認識有點模糊（8分）
初步掌握靜電屏蔽和尖端放電的的規律（20分） 基本知道靜電屏
蔽和尖端放電相
關知識（15分）
只知道靜電屏蔽
和尖端放電，不
理解其中的原理
（8分）
能應用靜電相關知識分析并解決實際的問題（10
分） 只能基本利用靜電相關知識分析實際的問題（8
分） 模模糊糊分析實際的問題（8分）
自主探究
（20分）
能提出探究帶電物體電荷分布特點的實驗設計方案，并獨立完成（20分） 不能提出探究帶電物體電荷分布特點的實驗方案，但能獨立完成老師提供的方案（15分） 不能獨立進行實驗，效果差（5
分）
合作交流 （15分）
小組成員共同努力完成探究實驗并提出新的設計方案（15分）
小組成員合作較好，能基本完成他人提供的實驗方案（10分）
小組成員之間表現不好，不能完成探究任務，效果差（5分）
解決問題 （15分）
能很好地運用知識解決簡單的實際問題（15分） 簡單的實際問題解決效果一般（10分）
不能解決簡單的
實際問題（5分）
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
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