1.7 静电的利用和防护 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理必修第三册

1.7《静电的利用和防护》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 教科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于教科版高中物理必修第三册第一章第七节，是静电学知识的实际应用与延伸。教材通过介绍静电在生产、生活中的广泛应用（如静电复印、静电除尘、静电喷涂）以及静电可能带来的危害和防护措施（如油罐车拖铁链、避雷针原理），引导学生从“认识静电”走向“利用与控制静电”，体现物理知识服务于社会的理念。本节内容贴近生活实际，具有较强的实践性和综合性，有助于提升学生的科学态度与社会责任意识。
学情分析
高二学生已具备一定的电荷、电场、库仑定律等基础知识，对摩擦起电等现象有生活经验，但对静电的深层机理及其工程化应用理解尚浅。学生思维活跃，具备初步的探究能力，但容易将静电现象简单归因于“摩擦生电”，缺乏系统性认知。部分学生对抽象概念如“尖端放电”“接地导走电荷”理解困难。因此教学中需结合真实情境、实验演示和模型建构，帮助学生突破认知障碍，实现从现象到本质的理解跃迁。
课时教学目标
物理观念
1. 理解静电在工业生产与日常生活中的典型应用原理，掌握静电复印、静电除尘的基本工作流程。
2. 掌握静电危害的产生机制及常见防护措施的物理原理，如接地、增加湿度、使用抗静电材料等。
科学思维
1. 能够运用电荷守恒、电场分布、尖端放电等物理原理解释静电应用与防护现象，提升模型建构与逻辑推理能力。
2. 通过对静电利弊的辩证分析，发展批判性思维和系统性思维。
科学探究
1. 能设计简单的实验或模拟方案验证静电吸附、尖端放电等现象，提升实验设计与问题解决能力。
2. 能通过查阅资料、小组讨论等方式收集静电技术发展的前沿信息，拓展科学视野。
科学态度与责任
1. 认识到科学技术是一把双刃剑，树立正确使用物理知识服务社会、规避风险的责任意识。
2. 关注静电安全在易燃易爆环境中的重要性，增强公共安全意识和社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 静电复印、静电除尘的工作原理及其关键步骤的物理机制。
2. 静电危害的成因及主要防护措施的物理依据。
难点
1. 理解静电复印过程中“光导体曝光区电荷消失”的光电效应原理。
2. 掌握“尖端放电”在避雷针和静电消除器中的作用机制及其电场强度分布特点。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作学习、讲授法、实验演示法
教具准备
静电除尘器模型、验电器、玻璃棒、丝绸、橡胶棒、毛皮、多媒体课件、视频素材
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：静电之“罪”？
【5分钟】 一、新闻回放：一场不该发生的爆炸 （一）、播放视频片段：
教师播放一段真实新闻报道视频：某化工厂储油区发生剧烈爆炸，火光冲天，浓烟滚滚。画面切换至事故调查报告摘要：“经调查，事故原因为操作人员在未接地的情况下进行油料转移作业，静电积聚引发火花，点燃可燃气体。”
提问引导：同学们，你们认为这场灾难的背后隐藏着哪种我们熟悉的物理现象？它为何会如此危险？
预设学生回答：“静电！”“因为静电会产生火花。”
（二）、联系旧知，引出课题。
教师拿起玻璃棒与丝绸摩擦后靠近碎纸屑，纸屑被吸引；再用橡胶棒与毛皮摩擦重复实验。提问：这是我们之前学过的什么现象？——摩擦起电。那么，为什么平时只是“粘一下”的静电，在特定场合却能酿成大祸？反过来，这种看似危险的能量能否被我们巧妙利用？今天我们就来深入探讨《静电的利用和防护》，揭开静电的“善”与“恶”两面性。
过渡语：正如爱因斯坦所说：“科学是一种强有力的工具，怎样用它，究竟是给人类带来幸福还是灾难，全取决于人自己。”静电亦如此，关键在于我们是否懂得驾驭它。 1. 观看视频，感受静电危害的严重后果。
2. 回忆摩擦起电现象，建立新旧知识联系。
3. 思考静电的双重属性，激发探究兴趣。
4. 明确本节课的学习主题与意义。
评价任务 观察能力：☆☆☆
联想能力：☆☆☆
问题意识：☆☆☆
设计意图 以真实安全事故为切入点，制造认知冲突，迅速吸引学生注意力，强化“静电非小事”的安全意识。通过生活化的小实验唤醒已有知识，自然引出课题，设置悬念，激发学生探究静电“利”与“害”的内在动机。
任务驱动：破解“无墨打印”之谜
【12分钟】 一、挑战发布：模拟工程师破解技术难题 （一）、提出核心任务：
教师展示一张普通白纸和一台激光打印机打印出的清晰文档，提问：大家有没有想过，打印机是如何做到“无墨”却能精准印字的？这背后正是静电的神奇应用——静电复印技术。现在，你们就是某科技公司的研发小组，任务是：根据提供的线索卡和示意图，合作还原静电复印机的工作流程，并解释每一步背后的物理原理。
分发任务卡：每组一份包含以下关键词的线索卡——“光导鼓”、“充电”、“曝光”、“显影”、“转印”、“定影”。
（二）、组织小组合作探究。
教师巡视各小组，适时引导：
- “光导鼓在黑暗中是什么性质？光照后呢？”
- “为什么只有曝光区域的电荷会消失？”
- “碳粉为什么会吸附在特定位置？”
鼓励学生结合电荷分布、电场力、半导体光电效应等知识进行推理。
（三）、成果展示与原理精讲。
邀请一组代表上台结合PPT动画演示讲解流程：
1. **充电**：电晕丝对光导鼓（通常为硒或有机光导材料）均匀充上负电荷。
2. **曝光**：原稿图像经透镜反射到光导鼓上，光照区域因光电效应导电，电荷流失；未照区域仍带负电，形成“静电潜像”。
3. **显影**：带正电的碳粉被静电潜像吸附，图像显现。
4. **转印**：纸张背面加正电压，将鼓上碳粉图像转移到纸上。
5. **定影**：加热加压使碳粉熔化固定。
教师补充强调：“曝光区电荷消失”是光电导材料的关键特性，体现了物理与材料科学的融合。 1. 接受任务，明确探究目标。
2. 小组合作，分析线索卡，构建工作流程。
3. 运用电学知识解释各环节原理。
4. 派代表展示成果，参与全班交流。
评价任务 流程完整：☆☆☆
原理准确：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
设计意图 采用项目式学习方式，赋予学生“工程师”角色，增强代入感与责任感。通过线索卡引导自主建构知识体系，促进深度思考。动画演示直观呈现微观过程，突破“光电效应导致电荷消失”这一难点，实现抽象概念可视化。
实验探秘：捕捉看不见的“吸尘高手”
【10分钟】 一、现场演示：自制简易静电除尘器 （一）、搭建实验装置：
教师展示一个透明亚克力管，两端分别安装金属网（接高压电源负极）和集尘板（接地）。向管内喷入少量烟雾（可用蚊香或干冰制造）。接通约5kV直流高压电源。
观察现象：烟雾进入管道后，明显被金属网附近的强电场电离，带电颗粒在电场力作用下向集尘板运动并附着，出口处空气变得清澈。
提问：这个装置模仿了哪种工业设备？其核心物理原理是什么？
（二）、深化原理剖析：
教师结合示意图讲解：
1. **电离**：高压电极附近电场极强，气体分子被电离成正离子和电子。
2. **荷电**：粉尘颗粒捕获电荷而带电。
3. **迁移与沉积**：带电颗粒在电场力驱动下向异号电极（集尘板）移动并沉积。
强调：此技术广泛应用于火力发电厂、水泥厂等，可有效减少PM2.5排放，守护蓝天白云。
（三）、拓展应用视野：
提问：除了除尘，静电还能如何“美化”我们的生活？引导学生思考静电喷涂——汽车外壳、家具表面均匀喷漆的工艺。解释：油漆微粒带电后，在静电力作用下能均匀吸附于接地工件表面，节省涂料且涂层均匀。 1. 观察实验现象，记录变化过程。
2. 分析除尘原理，归纳三个关键阶段。
3. 联系生活实例，理解静电喷涂优势。
4. 认识科技对环境保护的积极作用。
评价任务 现象描述：☆☆☆
原理归纳：☆☆☆
应用联想：☆☆☆
设计意图 通过亲手可感的实验，将抽象的“静电除尘”概念具象化，增强直观体验。层层设问引导学生由表及里分析物理机制，培养科学探究能力。关联环保议题，体现物理学科的社会价值，落实“科学态度与责任”目标。
安全护航：构筑静电“防火墙”
【10分钟】 一、案例分析：油罐车为何“拖辫子”？ （一）、情境再现：
教师展示图片：一辆大型油罐车尾部拖着一条金属链条，接触地面。提问：这条“尾巴”有什么作用？如果不装会怎样？
引导学生回忆导入环节的爆炸事故，建立联系。
（二）、原理揭示：
讲解：油料在运输过程中与罐壁摩擦产生大量静电。若不及时导走，电荷积聚至一定程度会发生放电火花。金属链条作为接地导体，将电荷持续导入大地，避免电势差过大。
（三）、拓展防护手段：
1. **增加湿度**：干燥环境易起电，潮湿空气中水分子吸附电荷，加速中和。故印刷车间常保持较高湿度。
2. **使用抗静电材料**：在塑料中添加导电填料，降低电阻率，防止电荷积累。
3. **避雷针的秘密**：展示富兰克林风筝实验图。讲解其并非“避”雷，而是“引”雷。利用尖端放电原理，在雷云下方提前释放电荷，中和云层电荷或引导电流安全入地。
1. 观察图片，推测接地链功能。
2. 理解电荷积累与放电风险关系。
3. 掌握多种静电防护措施及其原理。
4. 认识尖端放电在防雷中的应用。
评价任务 因果明确：☆☆☆
措施合理：☆☆☆
原理清晰：☆☆☆
设计意图 以典型防护实例为抓手，帮助学生建立“风险识别—原理分析—措施应对”的安全思维链条。结合图像与简图，强化视觉记忆。引入历史人物故事，增添人文色彩，体现科学探索精神。
课堂总结：做静电的智慧驾驭者
【5分钟】 一、结构化回顾与情感升华 （一）、知识梳理：
教师带领学生共同完成板书内容，系统回顾：
- 静电之“利”：复印、除尘、喷涂——核心是“控制电荷定向移动”。
- 静电之“害”：火灾、爆炸、干扰——源于“电荷无序积聚与突发放电”。
- 防护之道：接地、增湿、抗静电、尖端放电——本质是“提供电荷泄放通道”。
（二）、激励性结语：
同学们，今天我们不仅学习了静电的应用与防护技术，更经历了一次科学思维的洗礼。静电，这个看似微小的现象，既能成为造福人类的“无形之手”，也可能化作毁灭性的“隐形杀手”。古希腊哲人普罗塔戈拉曾说：“人是万物的尺度。”我们学习物理，不只是为了考试，更是为了获得一种理性看待世界的眼光和一份守护生命的责任。愿你们未来无论身处何方，都能以科学之智驾驭自然之力，做一名有良知、有担当的现代公民。让我们共同承诺：尊重规律，敬畏自然，让科技真正照亮人间。 1. 跟随教师回顾知识脉络。
2. 理解静电技术的双面性。
3. 感悟科学精神与社会责任。
4. 树立安全使用科技的价值观。
评价任务 知识整合：☆☆☆
情感认同：☆☆☆
价值内化：☆☆☆
设计意图 采用“知识点+生活哲理”模式进行升华式总结，既巩固知识结构，又提升思想境界。引用哲学名言增强文化底蕴，结尾寄语激发使命感，实现知识传授与价值引领的有机统一。
作业设计
一、基础巩固：原理辨析
1. 下列现象中，属于静电利用的是（ ），属于静电防护的是（ ）。
A. 油罐车尾部拖铁链
B. 静电复印机打印文件
C. 冬天脱毛衣时产生火花
D. 静电喷涂给汽车喷漆
E. 飞机轮胎用导电橡胶制造
2. 简答题：请用物理语言解释，为什么在干燥的秋冬季节更容易发生静电“触电”现象？
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二、拓展探究：科技与生活
查阅资料，了解“静电纺丝”技术（用于制造纳米纤维口罩、医用敷料等），写一段150字左右的介绍，说明其基本原理及应用前景。
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三、实践建议：家庭安全排查
回家后检查家中是否存在静电安全隐患（如加湿器是否开启、衣物材质是否易起电、电子产品摆放是否远离易燃物等），并向家人提出至少两条防静电建议。
建议1：__________________________________________________
建议2：__________________________________________________
【答案解析】
一、基础巩固
1. 利用：B、D；防护：A、E（C为自然现象，非主动利用或防护）
2. 干燥空气中湿度低，物体表面不易形成导电水膜，摩擦产生的电荷难以导走，易积聚形成高电压，当接近导体时发生放电，产生“触电”感。
二、拓展探究
静电纺丝利用高压静电场作用于聚合物溶液或熔体，使其形成带电射流，在电场力拉伸下细化为纳米级纤维并沉积于接收装置。该技术可用于制备高效过滤材料（如N95口罩）、组织工程支架等，具有孔隙率高、比表面积大等优点，前景广阔。
板书设计
静电的利用与防护
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一、静电之“利” → 控制电荷移动
1. 静电复印：充电→曝光（光电效应）→显影→转印→定影
2. 静电除尘：电离→荷电→迁移→沉积
3. 静电喷涂：带电漆粒→静电力吸附
二、静电之“害” → 电荷积聚放电
危害：火灾、爆炸、干扰
三、防护之道 → 提供泄放通道
1. 接地：油罐车链、飞机轮胎
2. 增湿：印刷车间
3. 抗静电材料
4. 尖端放电：避雷针（引雷入地）
教学反思
成功之处
1. 以真实事故视频导入，有效激发学生危机意识与探究欲望，课堂参与度高。
2. 采用“工程师破案”任务驱动模式，学生在合作中主动建构知识，科学思维得到有效锻炼。
3. 自制静电除尘实验效果显著，直观展现物理原理，增强了教学的说服力与感染力。
不足之处
1. 对“光导体光电效应”解释仍显抽象，部分学生理解不够深入，可考虑补充简易半导体演示模型。
2. 小组讨论时间略紧，个别组未能充分表达观点，下次应优化时间分配。
3. 作业中“静电纺丝”探究对部分学生难度偏大，需提供参考资源链接以降低门槛。