1、第4節(jié)電場中的導(dǎo)體(2課時)【教學(xué)目的】1、了解靜電平衡狀態(tài)，能應(yīng)用場強疊加的原理解釋靜電平衡狀態(tài)。2、了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用3、通過觀察演示實驗及對實驗現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識進行分析推理，培養(yǎng)學(xué)生分析推理能力【教學(xué)重點】靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特性，即其電荷分布、電場分布、電勢等，【教學(xué)難點】運用電場有關(guān)知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因【教學(xué)媒體】1、實驗器材：演示靜電感應(yīng)感應(yīng)起電機，驗電球、驗電器（兩個），帶有絕緣支架金屬球一個；演示靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部無凈余電荷法拉第圓筒，驗電器（一個），驗電球，感應(yīng)起電機；靜電屏蔽演示金屬網(wǎng)罩（一個），帶絕緣支架金屬球，驗電器；電場線模擬演

2、示感應(yīng)起電機，帶電導(dǎo)體電場線模擬，靜電感應(yīng)平衡時的導(dǎo)體電場線模擬。2、課件：顯示靜電平衡過程中內(nèi)部電荷移動的FLASH課件；視頻法拉第籠【教學(xué)安排】【新課導(dǎo)入】回顧以下問題：（1） 電場的重要性質(zhì)是什么？對放入其中的電荷有力的作用。（2） 導(dǎo)體的重要特征（或說導(dǎo)體導(dǎo)電的原因）是什么？導(dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷。（3） 什么是靜電感應(yīng)現(xiàn)象？為什么會出現(xiàn)靜電感應(yīng)？靜電感應(yīng)就是導(dǎo)體在其他帶電體的作用下，其中的自由電荷發(fā)生定向移動，使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布的現(xiàn)象。圖2引導(dǎo)學(xué)生用剛學(xué)的“電場”概念替代場源電荷。導(dǎo)體在電場中時，導(dǎo)體上的自由電荷受電場力作用發(fā)生定向移動使兩端出現(xiàn)不同的電荷分布（如右圖1）。（補

3、做原來因天氣原因推遲的靜電感應(yīng)現(xiàn)象演示實驗：）實驗1（如圖2）： 利用起電機使絕緣金屬球帶電，從而產(chǎn)生電場，把感應(yīng)電機靠近A擺放，且接觸良好。將不帶電驗電球A先與B接觸，再與驗電器金屬球D接觸，如此反復(fù)，可見D金屬箔張開。同樣，可讓A與C接觸，再與E接觸，反復(fù)幾次，可見E金屬箔也張開。由此可知B、C兩端帶電。此時，若將A上電荷放掉，讓A與C接觸后與D接觸，反復(fù)幾次，可見D金屬箔張角變小，可見B、C兩端電荷異號。可用A與B、C中部接觸的，再與驗電器接觸，驗電器金屬箱不張開，電荷分布在兩端。同理可分析A 帶負電荷時，感應(yīng)電機上電荷分布?！拘抡n內(nèi)容】1、靜電平衡：靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體不同部分出現(xiàn)的凈

4、電荷稱為感應(yīng)電荷。板書：1、靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體不同部分出現(xiàn)的凈電荷稱為感應(yīng)電荷。教師提問：靜電場中導(dǎo)體上自由電荷受電場力作用做定向移動會不會一直運動下去？學(xué)生討論。（師提示：先移動的感應(yīng)電荷會不會產(chǎn)生電場？它們的場方向如何？會對其它自由電荷產(chǎn)生什么影響？）圖3得出結(jié)論：當導(dǎo)體置于電場中時，自由電荷受力，發(fā)生定向移動，從而重新分布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個與原電場反向的電場，這種感應(yīng)電場與原電場反向疊加，阻礙電荷定向移動。（如右圖3）導(dǎo)體中的合電場越來越小，直至最后無電荷定向移動為止，這時感應(yīng)電荷電場與原電場的合場強為零。板書： 2、靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體上處處無電荷定向移動的狀態(tài)。3、靜電

5、平衡時的特征：A、導(dǎo)體內(nèi)部處處場強為零。我們在這個特征基礎(chǔ)上進行推論，可得靜電場中導(dǎo)體的其他特點。圖4板書： B、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上?？刹捎梅醋C法，若導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷，電荷周圍有電場，那么導(dǎo)體內(nèi)部電場強度將不為零，電荷將發(fā)生定向移動。實驗2 法拉第圓筒實驗。先用起電機使筒A帶電，至A中箔片張開為止，利用驗電球B可先從A外表面接觸，再與驗電器金屬球C接觸，反復(fù)幾次后，可明顯地看到C金屬箔張開，可說明A外表面有電荷。若使B與A內(nèi)壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔將不張開，可驗證A內(nèi)壁無電荷。演示實驗：模擬導(dǎo)體表面的電場線分布。板書： C、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一

6、點場強方向與該點表面垂直。圖5可用反證法證明，若不垂直，沿表面有切向分量電荷將沿該分量方向發(fā)生定向移動。（如圖5）如果我們沿導(dǎo)體表面移動電荷，則電荷所受電場力因為與場強在同一直線上，所以電場力也與導(dǎo)體表面切向垂直，這種情況下，電場力是不做功的。而在導(dǎo)體內(nèi)場強又為零，所以移動電荷時沒有電場力做功。板書： D、導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體表面上移動電荷時，電場力都不做功。圖6綜上所示：靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部處處E=0（強調(diào)是合場強，而非原電場強度和感應(yīng)電場強度），電荷只分布在外表面上，導(dǎo)體表面上的場強處處都與該點表面切線垂直。在導(dǎo)體內(nèi)任兩點間移動電荷，電場力做功為零。2. 靜電屏蔽實驗3：先使A帶電，然后移近驗電器B

7、，由于靜電感應(yīng)，B的金屬箔片張開，若把B置于金屬網(wǎng)罩中，可發(fā)現(xiàn)B的金屬箔片不張開。這是什么原因呢？請大家用剛剛所學(xué)的知識來解釋一下。分析：金屬網(wǎng)罩上處于A上正電荷產(chǎn)生的電場中，網(wǎng)罩上的電荷重新分布，最后達到靜電平衡。此時，網(wǎng)罩內(nèi)部合場強為零，即金屬網(wǎng)罩內(nèi)無電場。所以驗電器上的電荷不出現(xiàn)重新分布，在箔片上不帶電，所以不張開。這時的電場線是什么形狀的呢？讓學(xué)生嘗試描繪。演示實驗?zāi)M靜電感應(yīng)中達到靜電平衡時的導(dǎo)體的電場線分布。從實驗中可以知道，金屬網(wǎng)罩能把外電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場影響，這就是靜電屏蔽現(xiàn)象。展示視頻法拉第籠。許多電子儀器外面都套著金屬罩，通訊電纜外面包著一層鉛皮，它們都是用來防止外電場的干擾而起屏蔽作用的。大家還能舉出哪些生活中靜電屏蔽的現(xiàn)象呢？或者可以在哪些地方應(yīng)用或要防止靜電屏蔽的產(chǎn)生呢？3. 隨堂鞏固練習(xí)：圖7長L的不帶電導(dǎo)體桿放于點電荷+Q（距桿左端為r）附近達到靜電平衡后，求：桿中點