1.5 静电的利用与防护 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第三册

1.5《静电的利用与防护》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 鲁科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第一册第一章第五节，是静电现象在生活与科技中应用的拓展与深化。教材通过介绍静电复印、静电除尘、静电喷涂等典型应用，以及避雷针、静电屏蔽等防护措施，帮助学生理解静电现象从理论到实践的转化过程。内容贴近生活实际，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，强化了物理知识的实用性与社会价值。
学情分析
高二学生已具备电荷、库仑定律、电场等基础知识，具备一定的抽象思维能力。但对静电现象的实际应用了解较少，容易将静电视为“无用”或“危险”的单一印象。学生在生活中接触过静电现象（如脱毛衣时的火花），但缺乏系统认知。本节课需通过真实情境激发兴趣，引导学生从现象出发，理解原理，并能辩证看待静电的“利”与“害”。教学中应注重实验观察、案例分析与思维引导，突破“静电屏蔽”等抽象概念的理解障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 能说出静电在复印、除尘、喷涂等技术中的基本原理，理解其如何利用电场力实现物质转移与控制。
2. 能解释避雷针、静电屏蔽等防护措施的工作机制，掌握静电危害的常见来源与防范策略。
科学思维
1. 通过分析静电应用实例，归纳其共性特征，构建“静电—电场—带电粒子受力—定向移动”的思维模型。
2. 运用类比、推理等方法，解释静电屏蔽的原理，提升抽象思维与逻辑推理能力。
科学探究
1. 能设计简单的模拟实验（如用塑料尺吸引纸屑）验证静电吸附现象，体验探究过程。
2. 能通过查阅资料或小组讨论，提出改进静电除尘效率的合理化建议。
科学态度与责任
1. 能辩证看待静电现象，认识到科技应用的双面性，增强安全用电意识。
2. 关注静电技术在环保、工业生产中的价值，体会物理知识对社会发展的推动作用。
教学重点、难点
重点
1. 静电复印、静电除尘、静电喷涂的基本原理。
2. 避雷针与静电屏蔽的作用机制。
难点
1. 理解静电屏蔽中“导体内部场强为零”的微观解释。
2. 建立“静电利用”与“静电防护”的统一物理图景。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
静电演示仪、金属网笼（法拉第笼模型）、投影课件、视频资料、塑料尺、碎纸屑
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活现象引发思考 （一）、展示生活场景，激发兴趣。
教师播放一段短视频：冬天脱毛衣时产生电火花；打印机正在工作；工厂烟囱冒出黑烟，但下方有装置正在净化空气；加油站禁止使用手机。
提问引导：“这些看似无关的现象，背后隐藏着同一个物理原理——静电。你们知道什么是静电吗？它只是让人‘触电’的小麻烦，还是蕴藏着巨大能量的技术？”
通过对比“静电危害”与“静电应用”的画面，制造认知冲突，引发学生思考静电的“双面性”。
（二）、提出核心问题，明确学习任务。
教师板书课题《静电的利用与防护》，并提出本节课的核心驱动问题：“我们能否像控制水流一样，精准地‘驾驭’静电，让它为人类服务？又该如何防范它带来的危险？”
强调本节课将围绕“如何利用”和“如何防护”两大主线展开，形成贯穿始终的学习任务链。 1. 观看视频，回忆生活中的静电现象。
2. 思考并回答教师提问。
3. 明确本节课的学习目标。
4. 产生探究静电“利与弊”的兴趣。
评价任务 现象识别：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以真实生活情境切入，唤醒学生已有经验，建立物理与生活的联系。通过正反案例对比，制造认知冲突，激发探究欲望。提出核心问题，为后续学习提供明确方向，形成“问题—探究—解决”的思维路径。
新知探究一：静电的利用
【15分钟】 一、静电复印：信息时代的静电魔术 （一）、播放动画演示，解析工作流程。
教师播放“静电复印原理”动画：首先，硒鼓表面均匀带上正电荷；然后，原稿图像通过光学系统投射到硒鼓上，光照区域电荷消失，形成“静电潜像”；接着，带负电的墨粉被吸附到带正电的区域；最后，墨粉转移到带正电的纸张上，加热定影。
逐帧讲解：“这个过程就像一场精密的‘电荷舞蹈’。光控制电荷的分布，电荷吸引墨粉，最终形成图像。这正是静电‘定向控制’能力的体现。”
强调关键点：光电导材料的特性、异性相吸、热定影。
（二）、引导学生归纳共性，构建物理模型。
提问：“除了复印，还有哪些技术也用到了静电吸附？”学生可能回答：静电除尘、静电喷涂。
教师顺势引入下一案例。
二、静电除尘与喷涂：工业中的静电力量 （一）、展示工厂实景图，分析除尘原理。
教师展示燃煤电厂静电除尘器图片：烟气通过高压电极丝（负极）和集尘板（正极）之间，电极丝产生电晕放电，使尘埃带负电，在电场力作用下被吸附到集尘板上。
讲解：“每一秒都有数百万带电尘粒在电场中‘精准着陆’，这就是静电的力量。它让我们的天空更蓝。”
补充数据：高效静电除尘器可去除99%以上的粉尘。
（二）、类比迁移，理解静电喷涂。
教师展示汽车喷漆车间图片：“在静电喷涂中，油漆微粒带负电，工件接地为正极。油漆在电场力作用下均匀吸附在工件表面，不仅节省涂料，还能覆盖复杂形状。”
提问：“为什么静电喷涂比传统喷涂更均匀、更省料？”引导学生从电场力方向与分布角度思考。
总结：“无论是复印、除尘还是喷涂，本质都是利用电场力控制带电微粒的运动轨迹，实现物质的定向转移。” 1. 观看动画，理解静电复印流程。
2. 参与讨论，列举其他静电应用。
3. 分析图片，归纳静电除尘原理。
4. 类比思考，理解静电喷涂优势。
评价任务 原理理解：☆☆☆
案例归纳：☆☆☆
模型构建：☆☆☆
设计意图 通过动画、图片等多媒体手段，将抽象原理可视化，降低理解难度。采用“个例分析—归纳共性—构建模型”的教学路径，引导学生从具体现象中提炼物理本质，培养科学思维。结合环保与工业案例，体现物理的社会价值，增强学习意义感。
新知探究二：静电的防护
【12分钟】 一、避雷针：引雷入地的智慧 （一）、讲述富兰克林故事，引入避雷针。
教师讲述：“18世纪，富兰克林在雷雨天放风筝，证明了闪电是电。他由此发明了避雷针——一根高耸的金属杆，连接导线深入大地。”
提问：“为什么雷电会‘选择’避雷针而不是建筑物？”
引导学生思考尖端放电原理：避雷针尖端电荷密度大，易使空气电离，形成放电通道，将雷电流安全导入大地。
强调：“这不是‘避’雷，而是‘引’雷，体现了人类化危险为可控的智慧。”
二、静电屏蔽：电磁世界的“隐形斗篷” （一）、演示法拉第笼实验，制造惊奇。
教师将一个金属网笼（法拉第笼模型）连接静电演示仪，让一名学生站在笼内，开启高压。观察发现，学生头发竖立但无触电感。
提问：“为什么在高压环境中却安然无恙？”
引导学生思考导体内部电场特性。
（二）、微观解释屏蔽原理，突破难点。
教师讲解：“当金属笼处于外电场中，自由电子迅速移动，在表面形成感应电荷，产生一个与外电场相反的电场，二者叠加，使导体内部合场强为零。”
类比：“就像一群人手拉手围成圈，外面的风被挡在外面，圈内依然平静。”
强调：“这就是静电屏蔽——导体对外电场的天然‘免疫’能力。”
举例：精密仪器用金属壳包裹、高压作业人员穿屏蔽服。 1. 听故事，理解避雷针作用。
2. 观察实验，提出疑问。
3. 参与讨论，理解尖端放电。
4. 掌握静电屏蔽原理及应用。
评价任务 现象解释：☆☆☆
实验观察：☆☆☆
原理掌握：☆☆☆
设计意图 通过历史故事增强人文色彩，激发兴趣。实验演示制造认知惊奇，引发深度思考。采用“现象—问题—解释—应用”的探究路径，帮助学生突破“静电屏蔽”这一抽象难点。类比法使微观机制形象化，促进理解。强调“引雷”而非“避雷”，体现科学思维的严谨性。
深化拓展
【8分钟】 一、综合比较，建立统一图景 （一）、组织小组讨论，对比分析。
教师提出问题：“静电的‘利用’与‘防护’看似对立，它们在物理本质上有什么联系？”
引导学生从“电场力作用”角度思考：利用是主动控制带电粒子运动；防护是阻断电场影响或引导电荷安全释放。
总结：“无论是利用还是防护，核心都是对电场和电荷行为的精准掌控。这正是电磁学的魅力所在。”
二、联系生活，强化安全意识 （一）、开展“静电安全我知道”活动。
教师提问：“生活中还有哪些静电防护措施？加油站为何禁用手机？油罐车为何拖铁链？”
学生分组讨论并汇报：
- 加油站：静电火花可能引燃油气，手机可能产生电火花。
- 油罐车铁链：导走运输中摩擦产生的静电，防止放电起火。
- 电子车间：穿防静电服，防止静电击穿芯片。
教师补充：人体静电可达上万伏，虽电流小，但对精密设备有威胁。
强调：“科技越发达，静电防护越重要。安全意识，从理解原理开始。” 1. 小组讨论，比较利用与防护。
2. 汇报交流，建立统一认知。
3. 联系生活，列举防护实例。
4. 增强安全用电意识。
评价任务 综合分析：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
安全意识：☆☆☆
设计意图 通过对比分析，帮助学生将零散知识整合为系统认知，理解“利用”与“防护”是同一物理原理的两种应用方向，提升综合思维能力。联系生活实际，强化社会责任意识，体现“科学态度与责任”的核心素养。讨论形式促进合作学习，提升表达能力。
课堂总结
【5分钟】 一、升华式总结：静电的哲思 （一）、回顾主线，结构化梳理。
教师引导学生共同回顾：“今天我们从生活现象出发，探索了静电的‘双面人生’：一面是复印机中的信息舞者，是除尘器中的环保卫士，是喷漆枪中的工艺大师；另一面是雷电的狂暴，是芯片的杀手，是加油站的隐患。”
板书关键词：利用（复印、除尘、喷涂）— 防护（避雷针、屏蔽、接地）— 核心：电场与电荷控制。
（二）、情感升华，激励展望。
“静电，这个看似微小的现象，却蕴含着改变世界的力量。它提醒我们：自然界的力量，无所谓善恶，关键在于人类如何理解它、驾驭它。正如爱因斯坦所说：‘科学的不朽荣誉，在于它通过对人类心灵的作用，克服了人们在自己面前和在自然界面前的不安全感。’
希望同学们不仅学会静电的知识，更学会一种思维——用科学的眼光审视世界，用智慧的力量化险为夷，让每一次‘放电’都成为推动文明进步的火花。” 1. 回顾知识，形成知识结构。
2. 理解静电的双重性。
3. 感受科学的人文价值。
4. 获得正向激励与启发。
评价任务 知识整合：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”总结，既梳理知识脉络，又提升思想境界。引用爱因斯坦名言，增强语言感染力。将静电学习上升到科学思维与人文精神的层面，激发学生对物理的热爱与责任感，实现情感态度价值观的升华。
作业设计
一、基础巩固
1. 静电复印过程中，硒鼓表面未被光照的区域带______电，吸引带______电的墨粉。
2. 静电除尘器中，尘埃带电后在______力作用下向集尘板移动。
3. 避雷针利用______放电原理，将雷电流引入大地。
4. 法拉第笼能屏蔽外部电场，是因为导体内部______为零。
二、能力提升
某工厂计划安装静电喷涂设备。请结合所学知识，回答以下问题：
（1）说明静电喷涂比传统喷涂的优势（至少两点）。
（2）为防止喷涂过程中产生静电火花引发火灾，应采取哪些防护措施？（至少两条）
三、拓展探究
查阅资料，了解“静电植绒”技术的原理，并尝试用示意图和文字说明其工作过程。
【答案解析】
一、基础巩固
1. 正；负
2. 电场
3. 尖端
4. 电场强度
二、能力提升
（1）优势：① 涂料利用率高，节省成本；② 涂层均匀，覆盖性好，能喷涂复杂形状工件。
（2）措施：① 设备良好接地；② 工作区域保持湿度；③ 工作人员穿防静电服；④ 禁止使用易产生火花的工具。
板书设计
静电的利用与防护
【左侧】利用 → 控制电荷运动
静电复印：光→电→墨→像
静电除尘：电晕→带电→吸附
静电喷涂：带电→定向→附着
【右侧】防护 → 阻断或引导电荷
避雷针：尖端放电 → 引雷入地
静电屏蔽：导体空腔 → 内部E=0
接地：释放电荷 → 安全导走
【底部】核心：电场力控制电荷行为
利与弊 → 源于人类的理解与应用
教学反思
成功之处
1. 以“静电的双面性”为主线贯穿全课，情境真实，问题驱动，学生参与度高。
2. 实验与动画结合，有效突破“静电屏蔽”难点，学生反馈理解深刻。
3. 融入科学史与生活案例，体现物理的人文价值与社会意义，素养目标达成较好。
不足之处
1. 静电喷涂的工业细节讲解略显简略，部分学生对“均匀覆盖”原理仍有疑惑。
2. 小组讨论时间稍紧，个别小组未能充分表达观点。
3. 可增加学生动手模拟静电除尘的小实验，增强探究体验。