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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：高中物理人教版選修3-1第一章1.7靜電現象的應用_湛江第一中學
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高中物理人教版選修3-1第一章1.7靜電現象的應用_湛江第一中學
《 靜電現象的探究 》 教 學 設 計
一、教學目標
1. 知識與技能：
（1）知道靜電感應產生的原因，理解什么是靜電平衡狀態；
（2）理解靜電平衡的特點，導體內部的場強處處為零，電荷只分布在導體的外表面上； （3）探究帶電導體電荷分布特點；
（4）知道靜電屏蔽現象及靜電現象的應用。 2. 過程與方法
（1）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，培養學生分析推理能力；
（2）通過合作探究，培養學生理論聯系實際的能力。 3. 情感、態度與價值觀
（1）通過對實驗的觀察和推理，培養學生科學的研究方法，以及嚴謹認真的學習態度； （2）通過演示實驗，示范和培養學生用科學的眼光看待常見的現象的素養；
（3）通過展示和布置學生制作“低成本物理實驗器材”，激發學生的創造欲望，挖掘創造潛能。
通過以上三個目標的實現，不僅可以達到本節課的三維目標，也可以實現學科知識，學生創造，社會發展三方面的整合。
二、教材及模塊整體分析
教材的內容、地位和作用方面：《靜電現象的探究》是高中物理教材人教版（選修3-1）第一章第7節的內容。
從知識發展的線索看，本節內容是對電場力的性質和能的性質的進一步認識，在理論推導過程中，有利于強化學生對本章第3節電場強度以及第4節電勢能和電勢的理解。
從思維方式上分析有利于學生建立電場疊加以及電場中功能關系的思想，為本章第9節學習帶電粒子在電場中的運動打下基礎，起到承上啟下的作用。
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三、學情分析及學法指導
結合現階段學生的認知結構、認知水平和知識跨度，分析學生學情如下：
通過前幾節內容的學習，學生知道了電場疊加原理，理解了電勢能和電勢的概念，掌握了電勢差與電場強度之間的關系。學生已經對看不見摸不到的電場的研究掌握了一定的方法，也萌發了進一步探究的興趣。那么，電場的諸多特性究竟對我們的生產和生活有哪些作用和影響呢？這是學生急待解決的問題，深入“探究靜電現象”已經到了水到渠成的時候了。
針對學生的學情，給出相應的學法指導：
為適應高二學生認知特征和思維發展水平，在本節課教學中，通過演示實驗激發學生的學習和探索欲望，合作探究引導學生觀察，理論推導，分析，歸納，得出結論，在其中滲透物理學的分析問題和解決問題的方法，使學生受到學習方法的訓練。
通過展示自制的實驗裝置，點燃學生的創造熱情，升華我們的教育目的，使學生理論聯系實際，科學指導生活。
四、教學策略選擇與設計
為了打造“自主學習，合作探究，精講釋疑，訓練檢測”的課堂特點，突出重點，突破難點，再對本節課的教法學法分析，新課改的具體目標之一是“改變課程實施過于強調接受學習，死記硬背，機械訓練的現狀，倡導學生主動參與，樂于探究，勤于動手，培養其合作交流的能力”因此，本節課主要采用探究式、啟發式、實驗法、分析法、歸納法和討論法等教學方法。通過師生一起探索得出物理規律及適用條件，激發學生學習興趣，充分調動學生學習積極性，體現“教師為主導，學生為主體”的新課程教學原則。
具體的教學手段有多媒體課件展示、演示實驗、講授法、分組討論法等。
五、教學重點及難點
重點：通過具體的實例觀察和分析，結合嚴密的理論推導使學生獲得必要的理性認識： （1）正確理解靜電平衡的內容以及達到靜電平衡狀態的導體的特點。 （2）探究發現帶電導體電荷的分布及其特點。 難點：
（1）“靜電平衡”特點的運用
（2）靜電現象在生產生活中的應用原理（如：靜電除塵）等。
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六、設計流程及時間安排
七、教學實施過程設計：
（一） 引入新課 1、演示實驗：
模擬閃電實驗，調動學生的學習積極性。
綜合應用，拓展思維
總結整理，提高認識
創設情境，感知概念
辨析討論，提出質疑 實例探究，歸納結論
分組討論，相互評價
布置作業，獨立探究
新課引入
合作探究
應用反饋
總結反思
評價提升
大 地
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2、播放視頻：
中國達人秀“閃電俠”盧馭龍的表演視頻，進一步激發學生的求知欲望。提出問題，拋出懸念，引入本節教學重點。 （二） 新課教學 1、靜電平衡 （1）動畫分析：
【教師活動】一塊不帶電的金屬導體內部存在著大量的自由電子，電子做著無規則的運動，整個導體是電中性的。將這塊金屬導體放在電場強度為E的電場中，導體中的自由電子在電場力的作用下發生定向移動，導致電荷在導體內部重新分布，因而在導體的一側聚集了負電荷，同時另一側由于電子的轉移而帶上了正電。如果外加電場始終存在，
請小組討論：
（1）電子的定向移動會一直持續下去嗎？
（2）達到靜電平衡狀態后，導體內部的電勢分布又有怎樣的特點呢？請同學們思考：我們在導體中任取A、B兩點，哪點電勢更高？
【學生活動】 學生看完部分動畫后，相互討論，然后由學生代表發言，闡述各自的觀點。 由兩個同學分別分析電子運動情況和導體內部電勢高低。
【教師點評】（1）靜電平衡狀態。（2）導體達到靜電平衡時，①E內=0。②整個導體是個等勢體，導體表面是個等勢面。
導體內部場強為零，電荷只分布在導體外表面，那么將導體內部挖空，也不會對它的原有電場和電荷的分布產生影響，這樣實心導體被挖成了金屬空腔。 （3）解釋懸念：
現在大家能不能解釋少年超能力背后的奧秘呢？
【學生活動】 學習小組同學相互討論，學生代表利用靜電平衡知識解釋少年超能力背后的原因。
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【教師點評】少年的衣服里面有金屬，形成了一個金屬殼，人被包圍在金屬殼的內部，當人穿上這樣的衣服處在強電場中時，金屬衣會瞬間達到靜電平衡，此時衣服內的合場強為零，衣服是個等勢體，保護了人體不受傷害。我們把金屬殼的這種保護作用稱為“靜電屏蔽”。 起先人們在衣服的面料里織入密密的金屬絲，整件衣服就像一套盔甲，隨著工業的發展和科技的進步，人們利用金屬纖維替代金屬絲，大大提高了衣服的舒適性和耐磨性。工人師傅穿著這樣的“高壓帶電工作服”就可以實現帶電作業，從而減少了因停電維修造成的經濟損失。（今年10月湛江受強臺風影響大面積停電，工人進行供電搶修。） 【學生活動】知識應用：
1、空間中某點固定一電荷+ Q，現將一塊橢球形金屬導體置于該電荷附近，如圖所示，在橢球內部有A、B兩點，下列說法中正確的是（ A ） A、A點處場強EA=0 B、取一試探電荷+q，其在A處受到的電場力大于在B處受到的電場力
C、將試探電荷+q從A點移動到B點，電場力做正功 D、A點電勢Aj高于B點電勢Bj
【精講釋疑】學生通過分析這一題目，運用剛剛所學習的靜電平衡知識，判斷靜電平衡狀態，復習鞏固導體內部場強為零，接下來運用已有的電場知識及功能關系逐步推理，得到靜電平衡下導體的又一個重要特點：整個導體是等勢體。
在課堂上“溫故”又“知新”，通過精講釋疑達到高效吸收的目的。
2、帶電導體電荷分布特點 （1）學生分組實驗
實驗器材：自制學具（金屬茶葉盒、飲料瓶）、驗電絲線、膠帶、剪刀等。
【學生活動】 學生根據教師的引導，小組討論進行合理猜想，再利用提供的實驗材料設計實驗方案并制作探究裝置，進行供電后，觀察實驗現象，得出實驗結論即帶電導體電荷分布特點。 探究流程：
合理猜想 → 設計方案 → 分組實驗 → 分享交流 → 得到結論
猜 想
實 驗 現 象
結 論
外表面 絲線張開 電荷分布在外表面 內表面
無變化
內表面沒有電荷分布
結論：帶電導體電荷只分布在其外表面處。
【教師總結】
（1）帶電導體電荷分布在導體的外表面。 （2）越尖銳的位置電荷分布越密集。 （3）尖端放電——避雷針 3、靜電現象的應用
課前，布置同學以學習小組的形式分別從（1）生活中的靜電應用（2）生產中的靜電應用（3）靜電危害的保護等角度收集有關實例。哪些可以利用我們今天學習的知識來解釋呢？ 【學生活動】各學習小組代表展示：
（1）生活中的靜電現象：衣服靜電刷、汽車靜電貼等。 （2）靜電植絨、靜電復印、靜電除塵等。
靜電植絨 靜電除塵
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【教師點評】提到社會熱點問題“霧霾治理”。
【學生活動】<2011年廣東高考>如圖所示為靜電除塵器除塵機理的示意圖。塵埃在電場中通過某種機制帶電，在電場力作用下向集塵極遷移并沉積，以達到除塵目的。下列表述正確的是（ BD ） A、到達集塵極的塵埃帶正電荷 B、電場方向由集塵板指向放電極
C、帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同 D、同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大
【精講釋疑】評講導學案練習題，通過題目講原理：除塵器筒壁接高壓電的正極，中間的金屬絲接電源的負極，筒中的空氣分子被電離成電子和正離子，粉塵顆粒與電子相互吸引，在電場力作用下飛向筒壁，最后在重力作用下落在筒底。這個辦法不但可以凈化廢氣，而且便于回收其中的有用物質。
【作業布置】 靜電植絨、靜電復印、靜電除塵等靜電現象在生產和生活中的應用，常常作為高考題目的背景材料。了解了靜電除塵的原理，嘗試解決其他裝置形式的靜電除塵問題： 4、處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，利用此原理可以進行靜電除塵。如圖所示，是一個用來研究靜電除塵的實驗裝置，鋁板與手搖起電機的正極相連，鋼針與手搖起電機的負極相連，在鋁板和鋼針中間放置點燃的蚊香。轉動手搖起電機，蚊香放出的煙霧會被電極吸附，停止轉動手搖起電機，蚊香的煙霧又會裊裊上升。關于這個現象，下列說法中正確的是( A B )
A、煙塵因為帶負電而被吸附在鋁板上
B、同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近其速度越大
C、同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果電量不變，則離鋁板越近其加速度越大
D、若只增大鋼針與鋁板的距離，則煙塵顆粒到達鋁板的速度變大
4、在第4題中，若想使煙塵顆粒到達鋁板時的速度變大，可以采取什么措施？試討論：煙塵顆粒的速度與哪些因素有關？請大家預習本章第九節《帶電粒子在電場中的運動》 【知識升華】根據靜電除塵的原理，試著設計新穎的靜電除塵裝置，課余小組間展示交流。
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4、知識小結：
在本節課中我們了解了靜電屏蔽的原理，探究了導體電荷分布特點，領略了靜電技術在生產生活中的應用„這可謂：
導體放入電場中，電荷重分達平衡。 體表電勢處處等，內部場強處處零。 電荷分布看曲率，尖端放電耀光芒！ 靜電技術應用廣，探究奧秘我最棒！
八、板書設計
多 媒 體 播 放 區
第一章第7節 靜電現象的探究
一、靜電平衡 1、靜電平衡狀態
2、導體達到靜電平衡時： （1）導體內部場強E內=0
（2）整個導體是個等勢體，導體表面是等勢面 二、帶電導體電荷分布特點 1、電荷只分布在導體外表面
2、在導體外表面越尖銳的位置電荷分布越密集 三、靜電現象的應用
避雷針、靜電植絨、靜電除塵等
學 生 展 示 區
九、作業布置
復習本節所學知識，完成導學案第3、4、5、6題。
十、設計反思
成功之處：
本節課以“新課引入 ——合作探究——應用反饋——總結反思——評價提升”這樣的教學程序，打造“自主學習，合作探究，精講釋疑，訓練檢測” 為特點的高效課堂。通過師生之間、生生之間的平等合作、交流溝通，落實了《新課標》的要求，充分體現教師為主導、學生為主體的新教學理念，在課堂上盡量發揮學生的主觀能動性，讓他們不斷嘗到成就感，教師起到導的作用。學生作為學習主體，以及建構知識的主體地位，從而能夠較好的達到了本節課的教學目標，在教學實際中踐行高效課堂的教育理念。本節課多次展示自制的“低成本演示實驗器材”，解決了學生對抽象的電場理解的障礙和以往對靜電現象應用的空談，體現了物理教育理論聯系實際，培養學生發現精神的設計理念。進一步提高學生的創新思維
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和創造能力，塑造勇于創新，善于創造的人格，培養高素質人才。
不足之處：
由于實驗條件所限，在分組實驗中沒有實現學生以學習小組為單位制作探究帶電導體電荷分布的裝置，分組供電完整完成觀察現象得到結論的過程。由于時間限制，對于靜電現象在生產和生活中的廣泛應用也沒有充分的展示或帶領學生實地觀摩，確實留有遺憾。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
