人教版高二物理选修3-1精品教学课件：《1.7 静电现象的应用》 （共46张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1精品教学课件：《1.7 静电现象的应用》 （共46张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-07-21 15:31:07 | ||
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文档简介
课件46张PPT。
选修3-1第一章电场
第七节静电现象的应用
带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？ 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。
鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 1-7 静电现象的应用A B电荷间的相互作用是通过电场来实现的 思考：
（1）金属导体的微观结构如何？------E （3）自由电子会在什么地方积聚？（2）将金属导体放入电场中
自由电子怎样移动？ -----E在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。（4）电子积聚会出现怎样的现象？ -----E感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。E’ -----E当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。E’=E EE内=0长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距导体棒左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于________，方向________。
一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大
D．Ea＝Eb＝EcC一·静电平衡状态下导体的三个特点导体内部场强处处为零
导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直
导体是等势体,表面为等势面
．如图所示，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( )
A．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处电场强度的方向由a指向bB地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。二、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷现象:甲:A的箔片张角逐渐增大
乙:A的箔片始终没有张开结论:导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面
导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷——法拉第圆筒
实验1、导体内没有电荷,电荷只分布在导体的表面。2、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，外部附近的电场也越强，凹陷的地方几乎没有电荷静电平衡状态下导体电荷的分布小结 1．空气的电离导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。 2．尖端放电 空气中被电离后的带电粒子的电性与尖端电荷相反，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫尖端放电。三、尖端放电3.尖端放电的应用尖端放电导体尖端电荷密度大尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端放电温馨提示：闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从几条原则．
一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情．
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．
温馨提示第三是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．
第四是不要在户外接听和拨打手机，因为手机的电滋波也会引雷
第五是晾晒衣服被褥等用的铁丝不要拉到窗户、门口，以防铁丝引雷。
第六是关好门窗，防止雷电直击室内和球形雷飘进室内四.静电平衡的应用：静电屏蔽 1．静电屏蔽 （1）空腔导体的特点
空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。 （2）静电屏蔽
导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。小鸟屏蔽思考课本（27页）
图1.7-6两种典型的静电屏蔽现象
(1) 外屏蔽：如图所示，若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷。如果外壳不接地，则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。
全屏蔽：如图所示，如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则( )
A．在B的内表面带正电荷，φB＝φC＝0
B．在B的右侧外表面带正电荷
C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC
D．φB≠φC，B的左右两侧电势不相等B如图：一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则( )A．若M接地，N上无感应电荷
B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷
C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷
D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷AC在图中，验电器金属箔会张开的是： A中不会张开.金属网可以屏蔽外电场.B中会张开.因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响.C中不会张开.因为金属网已接地，网内的带电体对网内无影响，网外的带电体对网内也无影响. 小鸟屏蔽电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。
鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 本节主要学了以下几个问题：
1．静电平衡状态下导体的电场
学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点
2．导体上电荷的分布
（1）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，电荷的密度越大。
3．尖端放电
了解了尖端放电现象及其应用。
4．静电屏蔽
了解了静电屏蔽现象及其应用。如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ ）
A、B端的感应电荷越来越多
B、导体内部场强越来越大
C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强
D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等AC1．关于静电平衡，下列说法中正确的是 ( )
A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等
B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直
C．绝缘体也有静电平衡状态
D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面ABD2．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则( )
A．当＋Q在球壳中央时，E＝0
B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零
C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0
D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零D3．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况 ( )B4．处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零
D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零D5如图所示，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( )
A．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处电场强度的方向由a指向bB6导体球壳B带有正电荷Q，其中心处放有导体球A，用细金属丝通过B上的小孔与大地相连(细金属丝不与球壳B相碰)，如图所示。则导体球A( )
A．不带电
B．带正电
C．带负电
D．可能带正电，也可能带负电解析：选C 球壳B带正电荷后，附近的大地因静电感应将带负电荷，由于导体球A与大地相连，相当于近端，因此，A上也会感应出一定量的负电荷。如图，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态，若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示电场线，要求严格作图)。
选修3-1第一章电场
第七节静电现象的应用
带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？ 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。
鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 1-7 静电现象的应用A B电荷间的相互作用是通过电场来实现的 思考：
（1）金属导体的微观结构如何？------E （3）自由电子会在什么地方积聚？（2）将金属导体放入电场中
自由电子怎样移动？ -----E在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。（4）电子积聚会出现怎样的现象？ -----E感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。E’ -----E当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。E’=E EE内=0长为L的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距导体棒左端R处，如图所示，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的电场强度大小等于________，方向________。
一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )A．Ea最大 B．Eb最大
C．Ec最大
D．Ea＝Eb＝EcC一·静电平衡状态下导体的三个特点导体内部场强处处为零
导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直
导体是等势体,表面为等势面
．如图所示，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( )
A．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处电场强度的方向由a指向bB地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。二、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷现象:甲:A的箔片张角逐渐增大
乙:A的箔片始终没有张开结论:导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面
导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷——法拉第圆筒
实验1、导体内没有电荷,电荷只分布在导体的表面。2、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，外部附近的电场也越强，凹陷的地方几乎没有电荷静电平衡状态下导体电荷的分布小结 1．空气的电离导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。 2．尖端放电 空气中被电离后的带电粒子的电性与尖端电荷相反，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫尖端放电。三、尖端放电3.尖端放电的应用尖端放电导体尖端电荷密度大尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端放电温馨提示：闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从几条原则．
一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情．
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．
温馨提示第三是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．
第四是不要在户外接听和拨打手机，因为手机的电滋波也会引雷
第五是晾晒衣服被褥等用的铁丝不要拉到窗户、门口，以防铁丝引雷。
第六是关好门窗，防止雷电直击室内和球形雷飘进室内四.静电平衡的应用：静电屏蔽 1．静电屏蔽 （1）空腔导体的特点
空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。 （2）静电屏蔽
导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。小鸟屏蔽思考课本（27页）
图1.7-6两种典型的静电屏蔽现象
(1) 外屏蔽：如图所示，若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷。如果外壳不接地，则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。
全屏蔽：如图所示，如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则( )
A．在B的内表面带正电荷，φB＝φC＝0
B．在B的右侧外表面带正电荷
C．验电器的金属箔片将张开，φB<φC
D．φB≠φC，B的左右两侧电势不相等B如图：一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则( )A．若M接地，N上无感应电荷
B．若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷
C．若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷
D．若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷AC在图中，验电器金属箔会张开的是： A中不会张开.金属网可以屏蔽外电场.B中会张开.因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响.C中不会张开.因为金属网已接地，网内的带电体对网内无影响，网外的带电体对网内也无影响. 小鸟屏蔽电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。
鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 本节主要学了以下几个问题：
1．静电平衡状态下导体的电场
学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点
2．导体上电荷的分布
（1）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，电荷的密度越大。
3．尖端放电
了解了尖端放电现象及其应用。
4．静电屏蔽
了解了静电屏蔽现象及其应用。如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ ）
A、B端的感应电荷越来越多
B、导体内部场强越来越大
C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强
D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等AC1．关于静电平衡，下列说法中正确的是 ( )
A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等
B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直
C．绝缘体也有静电平衡状态
D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面ABD2．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则( )
A．当＋Q在球壳中央时，E＝0
B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零
C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0
D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零D3．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况 ( )B4．处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零
D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零D5如图所示，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( )
A．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处电场强度的方向由a指向bB6导体球壳B带有正电荷Q，其中心处放有导体球A，用细金属丝通过B上的小孔与大地相连(细金属丝不与球壳B相碰)，如图所示。则导体球A( )
A．不带电
B．带正电
C．带负电
D．可能带正电，也可能带负电解析：选C 球壳B带正电荷后，附近的大地因静电感应将带负电荷，由于导体球A与大地相连，相当于近端，因此，A上也会感应出一定量的负电荷。如图，在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态，若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示电场线，要求严格作图)。