《高中物理 第1章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修3-1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第1章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修3-1.ppt（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 静电场静电场第一章第一章7静电现象的应用静电现象的应用第一章第一章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位理解静电平衡状态及特点理解静电平衡状态及特点知道静电平衡时导体上电荷的分布特点知道静电平衡时导体上电荷的分布特点了解生活中的静电现象及应用了解生活中的静电现象及应用课堂情景切入课堂情景切入在带电的鸟笼里，鸟儿为什么
2、仍能安全无恙？在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安全无恙？运运输输汽汽油油等等易易燃燃易易爆爆物物品品的的车车辆辆总总有有一一条条铁铁链链拖拖在在地地面面，这又是为什么呢？这又是为什么呢？知识自主梳理知识自主梳理静电平衡状态静电平衡状态1.静电感应现象静电感应现象处处于于电电场场中中的的导导体体，由由于于_的的作作用用，电电荷荷出出现现_的现象。的现象。2静电平衡状态静电平衡状态导体中导体中(包括表面上包括表面上)没有电荷没有电荷_的状态。的状态。电场力电场力重新分布重新分布定向移动定向移动3静电平衡状态的特征静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处于静电平衡状态的导体，内部的
3、场强_。(2)处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的导导体体，外外部部表表面面附附近近任任何何一一点点的的场场强方向必跟该点的表面强方向必跟该点的表面_。(3)处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的整整个个导导体体是是个个_，导导体体的的表面为表面为_。处处为零处处为零垂直垂直等势体等势体等势面等势面导体上电荷的分布导体上电荷的分布1.处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的导导体体内内部部没没有有电电荷荷，电电荷荷只只分分布布在在导体的导体的_。2在在导导体体表表面面，越越尖尖锐锐的的位位置置，电电荷荷的的密密度度(单单位位面面积积的的电荷量电荷量)_，凹陷的位置，凹陷的位置_电荷。电荷。外表面上外
4、表面上越大越大几乎没有几乎没有1.电离电离在在导导体体尖尖端端强强电电场场的的作作用用下下，使使空空气气分分子子中中的的_分离，这种现象叫做空气的电离。分离，这种现象叫做空气的电离。2尖端放电尖端放电由由于于导导体体尖尖端端的的_很很大大，其其附附近近电电场场_，使使周周围围中中性性空空气气分分子子电电离离，变变成成带带电电离离子子，这这些些带带电电粒粒子子在在强强电电场场加加速速下下，会会使使更更多多的的空空气气分分子子电电离离，产产生生大大量量的的_，与与导导体体尖尖端端的的电电荷荷符符号号相相反反的的粒粒子子被被_到到尖尖端端，跟跟尖尖端端上上的的电荷电荷_，这相当于尖端，这相当于尖端_
5、电荷，这个现象叫尖端放电。电荷，这个现象叫尖端放电。尖端放电尖端放电正负电荷正负电荷电荷密度电荷密度很强很强带电粒子带电粒子吸引吸引中和中和失去失去3应用和防止应用和防止(1)应用：应用：_是利用尖端放电避免雷击的一种设施。是利用尖端放电避免雷击的一种设施。(2)防防止止：高高压压设设备备中中导导体体的的_会会减减少少电电能能的损失。的损失。避雷针避雷针表面尽量光滑表面尽量光滑静电屏蔽静电屏蔽1.定义定义当当金金属属外外壳壳达达到到静静电电平平衡衡时时，内内部部_电电场场，因因而而金金属属的的外外壳壳会会对对其其_起起保保护护作作用用，使使它它_不不受受_影响的现象。影响的现象。2应用应用电电
6、学学仪仪器器外外面面有有_，野野外外高高压压线线上上方方还还有有_与与大大地地相相连连，都都是是利利用用静静电电屏屏蔽蔽现现象象消消除除外外电电场场的的影响。影响。没有没有内部内部内部内部外部电场外部电场金属壳金属壳两条导线两条导线重点难点突破重点难点突破一、对静电平衡及其特点的理解一、对静电平衡及其特点的理解1静电平衡实质静电平衡实质(1)在在达达到到静静电电平平衡衡的的过过程程中中，外外电电场场引引起起导导体体内内自自由由电电荷荷的的定定向向移移动动使使导导体体两两侧侧出出现现感感应应电电荷荷，感感应应电电荷荷的的电电场场和和外外电电场场方方向向相相反反，使使合合场场强强减减小小，随随着着
7、感感应应电电荷荷的的继继续续增增加加，合合场场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。(2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合合0。3静电平衡导体的电荷分布特点静电平衡导体的电荷分布特点内内外外表表面面分分布布不不同同，电电荷荷都都分分布布在在外外表表面面，导导体体内内部部没没有净电荷。有净电荷。感感应应电电荷荷分分布布于于导导体体两两端端，电电性性相相反反，电电量量相相等等，远远同同近异，如图甲所示：近异，如图甲所示：净净电电荷荷在在导导体体表表面面分分布布不不均均匀匀，导导体体
8、表表面面尖尖锐锐处处电电荷荷分分布布密密集集，平平滑滑处处电电荷荷分分布布稀稀疏疏，凹凹陷陷处处几几乎乎没没有有电电荷荷，如如图图乙乙所示：所示：特特别别提提醒醒(1)一一个个孤孤立立的的带带电电体体，在在自自身身所所带带电电荷荷的的电电场场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点。中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点。(2)人人与与大大地地都都是是导导体体，在在人人摸摸(触触)导导体体的的过过程程中中，带带电电体体、人、大地组成一个新导体，达到静电平衡状态。人、大地组成一个新导体，达到静电平衡状态。 (浙浙江江瑞瑞安安中中学学20142015学学年年高高二二检检测测)如如图图所所
9、示示，水水平平放放置置的的金金属属板板正正上上方方有有一一固固定定的的正正点点电电荷荷Q，一一表表面面绝绝缘缘的的带带电电的的小小球球(可可视视为为质质点点且且不不影影响响Q的的电电场场)，从从左左端端以以初初速速度度v0滑滑上上金金属属板板，沿沿光光滑滑的的上上表表面面向向右右运运动动到到右右端端，在在该该运运动动的的过过程中程中()A小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动B小球做先减速，后加速的运动小球做先减速，后加速的运动C小球的电势能保持不变小球的电势能保持不变D电场力对小球所做的功为零电场力对小球所做的功为零答案：答案：ACD解解析析：水水平平放放置置的的金金属属板板处处于于点点电电荷
10、荷Q的的电电场场中中而而达达到到静静电电平平衡衡状状态态，是是一一个个等等势势体体，其其表表面面电电场场线线处处处处与与表表面面垂垂直直，所所以以小小球球运运动动时时只只在在竖竖直直方方向向上上受受力力的的作作用用，在在水水平平方方向向上上不不受受力力的的作作用用，故故带带电电小小球球(表表面面绝绝缘缘，电电荷荷量量不不变变)在在导导体体表表面面滑滑动动时时，电电场场力力不不做做功功，故故小小球球做做匀匀速速直直线线运运动动，所所以以A、C、D选项正确。选项正确。二、静电屏蔽二、静电屏蔽1实质实质静静电电屏屏蔽蔽实实质质是是利利用用了了静静电电感感应应现现象象，使使金金属属壳壳内内的的感感应应
11、电电荷荷的的电电场场和和外外加加电电场场矢矢量量和和为为零零，好好像像是是金金属属壳壳将将外外电电场场“挡挡”在在外外面面，即即所所谓谓的的屏屏蔽蔽作作用用，其其实实是是壳壳内内两两种种电电场场并并存存，矢量和为零而已。矢量和为零而已。2静电屏蔽的两种情况静电屏蔽的两种情况(1)金属壳内部不受外部影响金属壳内部不受外部影响如如图图：把把验验电电器器靠靠近近带带电电体体，箔箔片片会会张张开开，但但如如果果把把验验电电器器置置于于金金属属网网罩罩内内，再再靠靠近近带带电电体体，箔箔片片不不再再张张开开，说说明明网网罩罩内不受外电场的影响。内不受外电场的影响。(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没
12、有影响接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响如如一一封封闭闭的的导导体体壳壳内内部部空空间间某某点点有有一一点点电电荷荷q。由由于于静静电电感感应应，导导体体壳壳内内外外表表面面感感应应出出等等量量的的异异种种电电荷荷。其其电电场场线线如如图图(甲甲)所所示示，当当把把导导体体壳壳接接地地后后，q在在壳壳内内的的电电场场对对壳壳外外空空间间就没有影响了，如图就没有影响了，如图(乙乙)所示。所示。特特别别提提醒醒(1)接接地地的的空空腔腔导导体体，腔腔外外电电场场对对腔腔内内空空间间不不产产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互
13、不影响。(2)空空腔腔导导体体不不接接地地，腔腔外外电电场场对对腔腔内内空空间间不不产产生生影影响响，腔腔内电场对腔外空间产生影响。内电场对腔外空间产生影响。如如图图所所示示，用用起起电电机机使使金金属属鸟鸟笼笼带带电电，站站在在金金属属架架上上的的鸟鸟安然无恙，且不带电，其原因是安然无恙，且不带电，其原因是()A鸟的脚爪与金属架绝缘鸟的脚爪与金属架绝缘B鸟与笼电势相同，无电势差鸟与笼电势相同，无电势差C鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面D起电机使笼带电，笼的电势不会很高起电机使笼带电，笼的电势不会很高答案：答案：BC解解析析：由由于于金金属属鸟鸟笼笼
14、的的静静电电屏屏蔽蔽作作用用，使使得得鸟鸟笼笼内内部部场场强强为为零零，电电荷荷分分布布在在笼笼的的外外表表面面，C正正确确；处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的鸟鸟笼笼是是一一个个等等势势体体，其其上上各各点点电电势势都都相相等等，故故B正正确确；鸟鸟的的脚脚爪爪与与金金属属架架不不是是绝绝缘缘的的，A错错误误；起起电电机机使使鸟鸟笼笼带带电电，电电势势可可以达到很高，以达到很高，D错误。错误。考点题型设计考点题型设计如如图图所所示示，接接地地的的金金属属板板右右侧侧有有固固定定的的点点电电荷荷Q，a、b两两点点是是金金属属板板右右侧侧表表面面上上的的两两点点，其其中中a到到Q的的距距离离较
15、较小小，下下列列说说法法正正确确的的是是()对静电平衡的理解及应用对静电平衡的理解及应用A由由于于静静电电感感应应，金金属属板板右右侧侧表表面面带带负负电电，左左侧侧表表面面带带正电正电B由由于于静静电电感感应应，金金属属板板右右侧侧表表面面带带负负电电，左左侧侧表表面面不不带电带电C整整个个导导体体，包包括括表表面面上上的的a、b两两点点，是是一一个个等等势势体体，且电势等于零且电势等于零Da、b两两点点的的电电场场强强度度不不为为零零，且且a、b两两点点场场强强方方向向相相同同解解析析：金金属属板板左左侧侧接接地地，金金属属板板与与地地球球形形成成了了一一个个导导体体，金金属属板板相相当当
16、于于近近端端，而而地地球球相相当当于于远远端端，根根据据感感应应电电荷荷“近近异异远远同同”的的分分布布特特点点，A错错，B对对；由由处处于于静静电电平平衡衡状状态态导导体体的的特特点点可可知知，a、b两两点点电电势势相相等等，接接地地后后电电势势等等于于零零，C对对；金金属属板板是是一一个个等等势势体体，电电场场线线垂垂直直于于金金属属板板表表面面向向左左，所所以以a、b两两点的场强方向相同，点的场强方向相同，D对。对。答案：答案：BCD(吉吉林林一一中中20132014学学年年高高二二上上学学期期检检测测)一一个个带带有有绝绝缘缘底底座座的的空空心心金金属属球球壳壳A上上均均匀匀带带有有4
17、108C的的正正电电荷荷，有有绝绝缘缘柄柄的的金金属属小小球球B上上带带有有2108C的的负负电电荷荷，使使B球球与与球球壳壳A内内壁壁接触。如图所示，则接触。如图所示，则A、B带电荷量分别为带电荷量分别为()AQA1108C，QB1108CBQA2108C，QB0CQA0，QB2108CDQA4108C，QB2108C答案：答案：B解解析析：由由于于A、B带带异异种种电电荷荷，接接触触以以后后，要要先先中中和和掉掉一一部部分分电电荷荷，中中和和以以后后可可以以把把A、B看看做做一一个个整整体体，对对于于这这个个整整体体来来说说，由由于于静静电电平平衡衡它它的的内内壁壁和和B球球将将无无净净电
18、电荷荷的的分分布布。所所以以QA2108C，QB0。下下图图中中P是是一一个个带带电电体体，N是是一一个个不不带带电电的的金金属属空空腔腔，在在哪哪些些情情况况下下，放放在在绝绝缘缘板板上上的的小小纸纸屑屑(图中图中S)不会被吸引不会被吸引()静电屏蔽现象的分析与应用静电屏蔽现象的分析与应用解解析析：小小纸纸屑屑是是绝绝缘缘体体，当当处处于于电电场场中中时时，虽虽不不会会像像导导体体一一样样出出现现电电荷荷的的定定向向移移动动，但但内内部部的的极极性性分分子子也也会会在在电电场场力力的的作作用用下下移移动动，使使异异种种电电荷荷一一端端更更靠靠近近施施感感电电荷荷，因因而而也也会会受受到到施施
19、感感电电荷荷的的吸吸引引力力。A中中由由于于静静电电屏屏蔽蔽，P的的电电场场影影响响不不到到导导体体N的的内内部部，即即N内内部部无无电电场场，所所以以S不不会会被被吸吸引引，A正正确确。B中中N没没有有接接地地，P的的电电场场会会影影响响到到N的的外外部部，即即S处处有有电电场场，S会会被被吸吸引引。C中中P和和S都都处处于于导导体体N的的外外部部，S处处有有电电场场，会会被被吸吸引引。D中中N被被接接地地，内内部部电电场场不不影影响响导导体体外外部部，即即S处处无无电电场场，不不会会被吸引，被吸引，D正确。正确。答案：答案：AD(枣枣庄庄市市20142015学学年年高高二二上上学学期期三三
20、校校联联考考)如如图图所所示示，电电力力工工作作人人员员在在几几百百万万伏伏的的高高压压线线上上进进行行带带电电作作业业，电电工工全全身身穿穿戴戴带带电电作作业业用用的的屏屏蔽蔽服服，屏屏蔽蔽服服是是用用导导电电金金属属材材料料与与纺纺织织纤纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是()A采用金属材料编织的衣服目的是使衣服不易拉破采用金属材料编织的衣服目的是使衣服不易拉破B采用金属材料编织的衣服目的是利用静电屏蔽采用金属材料编织的衣服目的是利用静电屏蔽C电工穿上屏蔽服后，体内场强为零电工穿上屏蔽服后，体内场强为零D电工穿上屏蔽服后，体内电势为
21、零电工穿上屏蔽服后，体内电势为零答案：答案：BC解解析析：屏屏蔽蔽服服的的作作用用是是在在穿穿用用后后，使使处处于于高高压压电电场场中中的的人人体体外外表表面面各各部部位位形形成成一一个个等等势势屏屏蔽蔽面面，从从而而防防护护人人体体免免受受高高压压电电场场及及电电磁磁波波的的危危害害；等等势势面面说说明明电电势势相相等等而而不不是是等等于于0，而而电场中的导体内的电场强度为电场中的导体内的电场强度为0，所以，所以BC正确，正确，AD错误。错误。 (河河南南普普通通高高中中学学生生学学业业水水平平考考试试)静静电电喷喷涂涂利利用用了了电电荷荷之之间间的的相相互互作作用用，其其喷喷涂涂原原理理如
22、如图图所所示示，则下列说法正确的是则下列说法正确的是()静电现象的应用与防止静电现象的应用与防止A涂料微粒一定带正电涂料微粒一定带正电B涂料微粒一定带负电涂料微粒一定带负电C涂料微粒可能带正电，也可能带负电涂料微粒可能带正电，也可能带负电D喷嘴与工件之间的电场为匀强电场喷嘴与工件之间的电场为匀强电场解析：解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。静静电电喷喷涂涂的的原原理理就就是是让让带带电电的的涂涂料料微微粒粒在在强强电电场场的的作作用用下下被被吸吸附附到到工工件件上上，而而达达到到喷喷涂涂的的目目的的，喷喷嘴嘴与与工工件件之之间间的的
23、电电场场是是非非匀匀强强电电场场，选选项项D错错误误；由由题题图图知知，待待喷喷涂涂工工件件带带负负电电，所以涂料微料应带正电，选项所以涂料微料应带正电，选项A正确，正确，B、C错误。错误。答案：答案：A点点评评：静静电电可可以以被被人人们们利利用用，目目前前，静静电电的的应应用用已已有有多多种种，如如静静电电除除尘尘、静静电电喷喷涂涂、静静电电植植绒绒、静静电电复复印印等等方方面面，但但依依据据的的物物理理原原理理几几乎乎都都是是让让带带电电的的物物质质微微粒粒在在静静电电力力作作用用下下奔奔向向并并吸附到电极上。吸附到电极上。(济济南南市市20142015学学年年高高三三上上学学期期期期中
24、中)小小强强在在加加油油站站加加油油时时，看看到到加加油油机机上上有有如如图图所所示示的的图图标标，关关于于图图标标涉涉及及的的物物理理知识及其理解，下列说法正确的是知识及其理解，下列说法正确的是()A制作这些图标的依据是静电屏蔽原理制作这些图标的依据是静电屏蔽原理B工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装C化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患D用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系答案：答案：C解解析析：这这些些图图标标是是防防止止静静电电的的发发生生，A错错误误；化化纤纤手手套
25、套、化化纤纤衣衣服服与与接接触触物物容容易易摩摩擦擦起起电电存存在在安安全全隐隐患患，B错错，C对对；用绝缘的塑料梳子梳头，摩擦起电，存在安全隐患，用绝缘的塑料梳子梳头，摩擦起电，存在安全隐患，D错。错。易错案例剖析易错案例剖析易错点：易错点：对处于静电平衡状态下的导体理解不透导致错误对处于静电平衡状态下的导体理解不透导致错误案例：案例：如如图图所所示示，B是是带带有有绝绝缘缘支支架架的的空空腔腔带带电电金金属属球球壳壳，A是是验验电电器器，A、B相相距距较较远远，导导线线C的的一一端端接接验验电电器器的的金金属属球球。下下列现象正确的是列现象正确的是()A将将C的另一端与的另一端与B的外壳接
26、触，验电器的金属箔张开的外壳接触，验电器的金属箔张开B将将C的另一端与的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔张开的内表面接触，验电器的金属箔张开C将将C的另一端与的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔不张开的外壳接触，验电器的金属箔不张开D将将C的的另另一一端端与与B的的内内表表面面接接触触，验验电电器器的的金金属属箔箔不不张张开开易错分析：易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下： 易错选项易错选项错误原因错误原因D认为认为B的内壳不带电，的内壳不带电，C的另一端与的另一端与B的内壳接的内壳接触时验电器不带电，金属箔不张开，易漏选触时验电器不带电，金属箔不张
27、开，易漏选B项，错选项，错选D项。项。正正确确解解答答：假假设设B带带正正电电，则则正正电电荷荷应应分分布布在在B的的外外表表面面上上，不不管管C接接B的的外外壳壳还还是是内内表表面面，验验电电器器的的金金属属球球导导电电杆杆和和金金属属箔箔通通过过导导线线C与与B就就构构成成一一个个整整体体，因因平平衡衡状状态态下下带带电电体体电电荷荷只只分分布布在在外外表表面面上上，由由于于验验电电器器在在B的的外外部部，也也就就成成了了这这个个整整体体的的外外表表面面的的一一部部分分。因因此此，无无论论C的的另另一一端端与与B什什么么地地方方接接触触，验电器一定带电，故验电器一定带电，故A、B正确。正确。正确答案：正确答案：AB课堂知识构建课堂知识构建
