高三物理人教版選修3-1課件：第1章第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應用》

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歡迎進入物理課堂 第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應用 課標定位學習目標 1 知道靜電平衡現(xiàn)象 理解處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點 2 通過實驗了解靜電平衡時帶電導體上電荷的分布特點 重點難點 尖端放電和靜電屏蔽的原因及在實際中的應用 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應用 課前自主學案 課前自主學案 一 靜電平衡狀態(tài)下導體的電場1 靜電平衡狀態(tài)導體內的自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài) 叫做靜電平衡狀態(tài) 2 靜電平衡特點 1 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 內部場強 2 處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個 它的表面是個 定向移動 處處為零 等勢體 等勢面 思考感悟1 一導體處于靜電平衡狀態(tài) 導體外部有一電荷 它對導體內部某點產生的場強為零嗎 提示 不為零 在某點產生的場強與沒有導體在該點產生的場強一樣 二 導體上電荷的分布1 導體內部沒有電荷 電荷只分布在導體的 2 在導體表面 越尖銳的位置 電荷的密度 凹陷的位置幾乎 思考感悟2 導體表面電荷一定均勻分布嗎 什么樣導體表面電荷均勻分布 提示 不一定 球形導體 外表面 越大 沒有電荷 三 尖端放電1 電離現(xiàn)象 空氣中的氣體分子在帶電粒子的高速撞擊下 分子中正負電荷 的現(xiàn)象 2 尖端放電 導體尖端的電荷吸引空氣中與它符號相反的電荷 尖端上的電荷被 而失去電荷 這個現(xiàn)象叫做尖端放電 四 靜電屏蔽處在電場中的空腔導體 由于內表面 所以空腔內 這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽 分離 中和 沒有電荷 沒有電場 核心要點突破 一 靜電平衡導體的電荷分布特點1 內外表面分布不同 電荷都分布在外表面 導體內部沒有電荷 2 受導體的形狀影響 不光滑處電荷密度大 3 遠近端 電荷的電性相反 電量相等 1 如圖1 7 1所示 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 離場源電荷較近和較遠的兩端將感應出等量的異種電荷 即 遠同近異 圖1 7 1 2 如圖1 7 2所示 當把兩個或多個原來彼此絕緣的導體接觸或用導線連接時 就可把它們看作是一個大導體 有些問題中所提到的 用手接觸某導體 其實就是導體通過人體與大地構成一個大導體 圖1 7 2 特別提醒 一個孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 具有靜電平衡的所有特點 人與大地都是導體 在人摸 觸 導體的過程中 帶電體 人 大地組成一個新導體 地球往往是新導體的遠端 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 如圖1 7 3所示 帶電體Q靠近一個接地空腔導體 空腔里面無電荷 在靜電平衡后 下列物理量中等于零的是 A 導體腔內任意點的場強B 導體腔內任意點的電勢C 導體外表面的電荷量D 導體空腔內表面的電荷量 圖1 7 3 解析 選ABD 靜電平衡狀態(tài)下的導體內部場強為零 且內表面不帶電 故A D正確 由于導體接地 故整個導體的電勢為零 B正確 二 靜電平衡和靜電屏蔽實質分析1 靜電平衡 1 特點 導體內部場強處處為零 整個導體是個等勢體 它的表面是個等勢面 2 實質 導體發(fā)生了靜電感應現(xiàn)象 感應電荷在導體內部產生一個附加電場E 跟外加電場E反向 使自由電荷同時又受到F E q的電場力 隨著導體兩端的感應電荷不斷積累 E 逐漸增大 當E E時 導體內合場強為零 自由電荷所受合力為零 這時導體中無自由電荷定向移動 即導體達到了靜電平衡狀態(tài) 當外電場 導體在電場中的位置或導體的形狀發(fā)生變化時 原來的靜電平衡狀態(tài)被打破 電荷繼續(xù)移動 直到再次達到平衡 因此靜電平衡也是一個動態(tài)的平衡 2 靜電屏蔽實質 實質是利用了靜電感應現(xiàn)象 使金屬殼內的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零 好像是金屬殼將外電場 擋 在外面 即所謂的屏蔽作用 其實是殼內兩種電場并存 矢量和為零而已 特別提醒 靜電屏蔽有兩種情況 1 導體的外電場影響不到導體的內部 即外電場與導體表面的感應電荷在導體內部任一點場強的疊加結果為零 2 接地導體的內部電場影響不到導體外部 是因為導體外部的感應電荷都被排斥入地 使感應電荷與內壁的感應異種電荷在導體外部任一點場強的疊加結果為零 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 由圖1 7 4所示 將懸在絕緣細線上帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球殼B內 與內壁不接觸 外加一個水平向右的場強為E的勻強電場 對于最后的結果 下列判斷正確的是 A B的右端帶正電 A向左偏B B的右端帶正電 A不偏左也不偏右C B的左端帶正電 A向右偏D B的左端帶負電 A不偏左也不偏右 圖1 7 4 解析 選BD 導體空腔處于外電場中時 由于靜電感應的作用 導體球殼的左端將感應出負電荷 右端將感應出正電荷 而導體空腔內部完全不受外加電場的影響 故A不會偏轉 故A C錯誤 B D正確 課堂互動講練 如圖1 7 5所示 長為L的金屬桿原來不帶電 在距其左端r處放一個電荷量為q的點電荷 問 1 金屬桿中點處的場強為多少 2 金屬桿上的感應電荷在桿中點處產生的場強為多大 圖1 7 5 思路點撥 內部場強處處為零 因為是兩個電場的疊加 題后反思 感應電荷的電荷量不是已知 故不能直接求出感應電荷在某點的場強 變式訓練如圖1 7 6所示 在真空中把一絕緣導體AB向帶負電的小球P緩慢地靠近 不接觸 且未發(fā)生放電現(xiàn)象 時 下列說法中正確的是 A B端的感應電荷越來越多B 導體內部場強越來越大C 導體的感應電荷在M點產生的場強大于在N點產生的場強D 導體的感應電荷在M N兩點產生的場強相等 圖1 7 6 解析 選AC 由于導體AB緩慢移動 所以導體AB內部可以認為始終處于靜電平衡狀態(tài) 導體內部場強始終為零 B錯誤 由于AB距P越來越近 所以A B兩端積累的電荷會越來越多 A正確 M點距小球P的距離比N點要近 帶負電小球P在M點產生的場強大于在N點產生的場強 而導體內部的合場強處處為零 那么導體上的感應電荷在M點產生的場強就大于在N點產生的場強 故C正確 D錯誤 如圖1 7 7所示 將懸掛在細線上的帶正電荷的小球A放在不帶電的金屬空心球C內 不與內壁接觸 另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B 向C球靠近 則 圖1 7 7 A A向左偏離豎直方向 B向右偏離豎直方向B A的位置不變 B向右偏離豎直方向C A向左偏離豎直方向 B的位置不變D A B的位置都不變 思路點撥 小球A在金屬球殼內 由于靜電屏蔽的作用 不會受到外電場的影響 金屬球殼C因靜電感應 外表面是帶電的 對B有力的作用 自主解答 金屬球殼C能屏蔽外部的電場 外部的電場不能深入內部 因此小球A不會受到電場力的作用 不會發(fā)生偏轉 金屬球殼C處在電荷A的電場中 內壁是近端 感應異號電荷帶負電 外壁是遠端 感應同號電荷帶正電 正的感應電荷在外部空間同樣會激發(fā)電場 對小球B有吸引的作用 小球B向右偏 選項B正確 答案 B 題后反思 A對B的作用不是直接的 而是通過C上的感應電荷對B發(fā)生作用 這種情況下金屬球殼C只能屏蔽外部電場 而不能屏蔽內部的電場 若將球殼接地 則內外的電場均被屏蔽 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全