1.3.2专题：静电平衡
【教学三维目标】
1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态
2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零 3．知道静电屏蔽及其应用 【重点难点】 静电平衡状态 电场中导体的特点 【教学方法】
推理归纳法、问题解决法、实验法 【教具准备】
验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干 【教学过程】 (一)复习提问
1、什么是静电感应现象？
2、静电感应现象的实质是什么？
3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？
－ ＋ + － ＋ － ＋
若将导体接地则情况如何？左端接地呢？ (二)新课教学
一、电场中的导体
1、 金属导体的特征：
由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成 2、 静电感应现象
－ ＋ + － ＋ － ＋
问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？ 是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？
金属导体内部有电场吗？
答：使空间电场重新分布
源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动
静电平衡状态：导体（包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态
4、静电平衡状态下导体的特点：
⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）
⑵导体中没有自由电荷定向移动 ⑶净电荷分布在导体表面 实验证明：法拉第圆筒实验 ⑷导体表面附近电场线与表面垂直
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理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态
5、静电平衡时导体周围电场分布： － ＋ + － ＋ － ＋
上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线 二、静电屏蔽
1、 空腔导体的特点： ＿ ＋
＿ + ＋
＿ ＋
净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场 2、 静电屏蔽
+
+
外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对
外有影响
实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小
+
若将球壳接地，则内外各不影响
3、 应用
电学仪器和电子设备外面套有金属罩 通信电缆版面包一层铅皮 高压带电作业人员穿金属网衣
通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱
(三)巩固练习
例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场
强： C A．EA≠0 ，EB=0 ，EC=0
A B B．EA≠0 ，EB≠0 ，EC=0 + C．EA≠0 ，EB≠0 ，EC≠0 D．EA=0 ，EB≠0 ，EC=0
例2：如图所示，A、B是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正
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电的小球C靠近B，用手摸一下B球，再撤去导线，然后移走C球，则A、B带电情况： A．A球带正电，B球带负电 C
A B + B．A球带正电，B球不带电 C．A球不带电，B球带负电 D．以上说法都不正确
例3：长为L的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条
线上，则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小 ，方向 。
(四)小结 q
O 1、静电平衡状态下导体有什么特点？ + 2、静电屏蔽有哪几种情况？有哪些应用？
R L
【布置作业】 【教后记】
1、 教材并没有安排这一节的内容，但在历届高考中都有体现，所以对于这块知识原则是讲清基础
知识，不追求深难偏。
学生对电场强度大小，方向的判断，导体内部外部的区别存在问题，准备在作业纸上让他们逐步解决问题。
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1.4电势能 电势
教学三维目标
（一）知识与技能
1、理解静电力做功的特点、电势能的概念、电势能与电场力做功的关系。
2、理解电势的概念，知道电势是描述电场的能的性质的物理量。明确电势能、电势、静电力的功、电势能的关系。了解电势与电场线的关系，了解等势面的意义及与电场线的关系。
（二）过程与方法
通过与前面知识的结合，理解电势能与静电力做的功的关系，从而更好的了解电势能和电势的概念。 （三）情感态度与价值观
尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题，增强科学探究的价值观。 重点：理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。 难点：掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题。 教学过程：
（一）复习前面相关知识
1．静电力、电场强度概念，指出前面我们从力的性质研究电场，从本节起将从能量的角度研究电场。 2．复习功和能量的关系。
从静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问题：是什么能转化为试探电荷的动能？引入新课。 （二）进行新课
1．静电力做功的特点
结合课本图1。4-1（右图）分析试探电荷q在场强为E的均强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况。
q沿直线从A到B
q沿折线从A到M、再从M到B q沿任意曲线线A到B
结果都一样即：W=qELAM =qELABcos? 【结论】：在任何电场中，静电力移动电荷所做的功，只与始末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。
与重力做功类比，引出： 2．电势能
电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。
静电力做功与电势能变化的关系：
静电力做的功等于电势能的变化量。写成式子为：WAB?EPA?EPB 注意：
①．电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加
②．电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。
③．在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。
④．求电荷在电场中某点具有的电势能
电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到电势零点电场力所做的功W的。即EP=W
⑤．求电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低
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将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在B点的电势能小于在B点的电势能。
⑥电势能零点的规定
若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。 关于电势能零点的规定：P19（大地或无穷远默认为零）
所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取B为电势能零点，则A点的电势能为：EPA?WAB?qELAB
举例分析：对图1。4-1中的各量附与一定的数值，后让学生计算。（1课时） 3．电势---表征电场性质的重要物理量度
通过研究电荷在电场中电势能与它的电荷量的比值得出。参阅P20图1。4--3 （1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。用?表示。标量，只有大小，没有方向，但有正负。
（2）公式：??Epq（与试探电荷无关）
（3）单位：伏特（V）
（4）电势与电场线的关系：电势顺线降低。（电场线指向电势降低的方向）
（5）零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择．（大地或无穷远默认为零）
◎让学生思考和讨论P21问题。◎引导学生分析问题与练习3、4 4．等势面
⑴．定义：电场中电势相等的点构成的面 ⑵．等势面的性质：
①．在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功 ②．电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 ③．等势面越密，电场强度越大 ④．等势面不相交，不相切
⑶．等势面的用途：由等势面描绘电场线。 ⑷．几种电场的电场线及等势面 注意：①等量同种电荷连线和中线上 连线上：中点电势最小
中线上：由中点到无穷远电势逐渐减小，无穷远电势为零。 ②等量异种电荷连线上和中线上
连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐减小。 中线上：各点电势相等且都等于零。 ◎引导学生分析问题与练习7。
（三）小结：对本节内容要点进行概括。 （四）巩固新课
1．引导学生完成问题与练习其他题目。 2．阅读教材内容
教后记：
1、电势能、电势、等势面都是非常抽象的概念，上课前就准备用类比法（重力势能、高度、等高线）帮助学生理解，在课上取得了一定效果，但时间安排上又出了问题，以后需要两节课来解决这些问题。
2、学生对于电势和电势能的相对性的理解有障碍。
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物理选修3-1全书全套教案
