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視頻標簽：靜電現象的應用
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理選修3-1第一章第七節《靜電現象的應用》陜西省 - 西安
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高中物理選修3-1第一章第七節《靜電現象的應用》陜西省 - 西安
《靜電現象的應用》教學設計
一、課題：
人民教育出版社高中物理選修3-1第一章第七節《靜電現象的應用》
二、教材分析：
處于人民教育出版社高中物理選修3-1第一章《靜電場》第七節，本章前六節主要從力學和功能關系方面研究靜電場，為章內后三節內容的教學與學習奠定了基礎知識和構建了思維模型。根據課程標準的要求：了解靜電現象及其在生活和生產中的應用，能用原子結構和電荷守恒的知識分析靜電現象。作為靜電場中特有的靜電感應現象，本節是對該現象的深入研究，并由此引出其在生產生活中的廣泛應用價值。《靜電現象的應用》這節內容是本章的難點，內容抽象且深奧，現實生產生活中應用范圍較廣，實例較有趣味性和實用性。本章作為高中電磁學的基礎，本節則體現著該章基礎內容的實例應用，凸顯出了分析動力學知識和電學知識相結合的分析問題的一般過程思路和方法。其中有關導體的靜電平衡狀態的內容處理應基于學生已有的靜電場基礎知識，并結合學生的動力學基礎從而展開電場中動態問題的分析教學，內容看似抽象復雜，實則意義非凡，為展開電磁學的教學提供了一般的引領示范作用。
從生活角度走進物理進行本節課《靜電現象的應用》的研究學習，學生體驗了物理中所提及的靜電感應現象就在身邊且生產生活中涉及面廣，現實生活中的實例更能說服學生從生活中發現物理規律和構建分析物理問題的思維模式，讓學生認識到生活現象就是物理研究的
【教學設計
·高中物理】
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大寶庫，物理來自于生活，更應用于生活。 三、學情分析：
處于高二年級的學生，其具有一定的物理學科素養和知識儲備。學生在高中必修一和必修二中已掌握了動力學的基礎內容和具有了一定的分析簡單動態平衡問題的能力，利用靜電場的基礎知識并結合已有的物理知識體系，對于學生而言理解靜電感應現象比較容易，然而導體的靜電平衡狀的理解相對較為抽象且復雜，需要教師在教學內容方面的必要引導和幫助學生釋放學科的思想“包袱”，鼓勵學生大膽的提高自身的分析能力，從而使其樹立學科信心。靜電現象在現實生產生活中的應用，比如靜電平衡、尖端放電、靜電分離、靜電除塵等內容，教學基于學生對導體的靜電平衡狀態的理解，考察學生的分析能力，在教師的適當引導下，實例應用對于學生而言比較容易接受，在實驗活動中利于學生理解物理規律、構建物理思維，無形之中提高其綜合分析能力。 四、教學目標：
（一）知識與技能：
1、知道靜電感應現象，理解靜電平衡狀態；
2、掌握靜電平衡狀態條件及導體特點（內部場強處處為零；導體是等勢體，表面是等勢面，原電場方向與導體表面相垂直；凈電荷分布在的導體外表面且尖端較密集）；
3、理解靜電屏蔽和知道其相關應用，理解尖端放電和知道其相關應用；
4、知道靜電分離和靜電除塵的相關應用。 （二）過程與方法：
1、通過分析靜電感應現象產生的原因，讓學生理解靜電平衡狀
【教學設計
·高中物理】
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態；
2、通過生產生活中的現象發現物理問題，從而展開科學猜想、理論推導、實驗驗證的過程，幫助學生構建研究物理問題的一般方法。
（三）情感態度與價值觀：
1、在探究活動中，能根據已有知識，運用邏輯推理，對觀察到的現象進行合理的解釋；
2、通過靜電現象實例分析，體悟物理學給人類帶來的便利，從中體會利用靜電知識所帶來的益處（如靜電屏蔽、靜電分離和靜電除塵等）和避免災害的方法（如在加油站中的注意事項、防雷電的常識等），感受物理來自于生活而又應用于生活，進而培養學生學習物理的興趣。
五、課型：新授課 六、課時：第一課時 七、教學重點
１、掌握靜電平衡狀態，理解導體處于靜電平衡狀態的特征； ２、靜電現象的應用。 八、教學難點
理解靜電平衡條件E內=0的理解及靜電感應現象的解釋。 九、教具或學具：
用多媒體軟件制作課件（Focusky軟件）、自制教具一（簡易煤氣灶演示器）、自制學具（簡易靜電分離盒）、自制教具三（煙囪中的簡易靜電除塵器）、輝光球、日光燈管、高壓感應圈、鋁紙球與黃豆混合物、易拉罐、一次性塑料飯盒、鋁板、感應起電機、金屬網罩、驗電器、玻璃棒、絲綢、鐵架臺、酒精、棉花、圖釘、試管夾、燒杯、火柴、剪刀、導線、接線板等。
【教學設計
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自制教具二：煙囪中的簡易靜電除塵器
十、教學方法：
講解《靜電現象的應用》這節內容時，主要采用演示法、啟發式法、實驗法、分組討論法和練習探究等方法，學生依靠教師的引導和演示實驗、圖片展示、視頻欣賞、理論解析、合作分組實驗探究和直觀教具，結合師生互動、生生互動和人機互動逐步達到學生掌握知識、發展其能力的三維教學目標的要求。
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【教學流程圖】
開始
導入新課
課件
演示實驗四
“輝光球點亮日光燈” 演示實驗一
“附有靜電貼的紙質標題”
參與思考
靜電平衡狀態定義、條件和特點
課件
演示實驗二
剪開防靜電服角料
參與討論、思考、總結和記錄
演示實驗三（2個） “玻璃棒、金屬網罩與驗電器”
演示實驗五
罩有金屬網罩
參與思考
演示實驗六
罩有金屬網罩且接地的輝光球未點亮燈
靜電屏蔽： 1、外屏蔽
課件
參與思考總結， 靜電屏蔽：2、全屏蔽
課件
學生判斷
視頻一 靜電引起加油站
的火災
課 件 尖端放電 演示實驗七
課件 實驗八（自制教具）：簡易煤氣灶演示器
課件
避雷針與防雷
電常識等應用課件
分組實驗： 分離鋁紙球與黃豆
課件
參與總結： 靜電分離
靜電除塵
演示實驗九（自制教具）
教師補充
課下研討
教師補充
結束
學生揭秘
參與思考總結， 靜相關應用與加油站課件
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十一、教學過程：
教學環節與時間分配
教師主導 學生主體
設計 意圖
一、從有趣的情境入
手（約5分鐘）
由發生在自助加油機前的一幕情境引入新課：
【視頻一】自助加油過程中因靜電
而釀成的火災
【教師引導】咱們自己加油怎么就存在這么大的隱患，到底是什么惹的禍？
【教師引導】看來靜電不好惹，日常生活中又該如何防止靜電與利用靜電
呢？今天我們就一同探究《靜電現象的應用》。
【演示實驗一】教師利用濕抹布擦了一下黑板，直接將本節的紙質標題貼在了黑板上。
1、火災一幕引發
學生的思考，結合生活經驗比較容
易聯想到“靜電”。 2、標題呈現
方式一反常態，濕抹布擦了一下黑板就直接將紙質標題貼在了黑板
上，新穎的方式更能引起學生的好
奇與學習的欲望。 1、結合發
生在自助加油機的
一幕，讓
學生意識
到靜電現象是常見的，也比較容易帶
來隱患，激發學生
學習興
趣，為本節課奠定良好的教學氛圍。
一、靜電平衡狀態
【引導式提問】加油站內為什么靜
電不去找工作人員，而偏偏喜歡找我們，讓我們更容易引火上身呢？這可能與什么有關呢？
【教師引導】他們的衣服與我們的衣服有什么不同？（引發學生思考的時候教師拿出防靜電服的一塊角料，令學生見實物才能更好的理解其中的原理，
1、學生猜測：可
能的加油步驟的嫻熟程度、加油的技巧差異、衣服等。
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二、靜電屏蔽
根據以上內容我們來看一個現象。 【演示實驗三】（1）用絲綢摩擦玻璃棒，讓玻璃棒同時靠近兩個驗電器，要求學生觀察現象；（2）把其中的一個驗電器用金屬網罩罩起來，重復以上步驟，要求學生觀察現象。
【教師引導】這說明什么？金屬網罩隔絕了電場對驗電器的作用，似乎驗電器被“保護”了起來，我們把這樣的作用稱為靜電屏蔽。
【教師引導】其實這就好比給金屬網罩穿了一件防靜電服，加油站的工作人員穿的就是它？而金屬網罩保護了網罩內的事物不受外部電場的影響，我們稱其為外屏蔽，引出外屏蔽。
【教師引導】如果加油站只有這一件防靜電服，站內又有5名工作人員，
出到提出與靜電
平衡狀態的特點：（1）內部場強處
處為零；（2）導體是等勢體，表面是等勢面，原電場方向與導體表面相
垂直；（3）凈電荷分布在的導體外表面且尖端較密集。
8、學生描述：（1）金屬箔張開，這為靜電感應現象；（2）被金屬網罩罩起來的驗電器
金屬箔沒有張開，而未被罩起來的驗電器金屬箔張開。
9、學生表示贊同，
3、學生總
結，利于其掌握相關學習方法。
4、用實際
的演示實驗，更利于學生觀察現象，
得出一般規律。 5、引發學生思考，提出用金屬網罩罩住場源電荷，符合
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又該如何解決呢？學生思考想到了場源，便提出：“用金屬網罩罩住場源電荷。”
【教學過渡語句】這里給大家介紹一種驗證的方法。
【演示實驗四】輝光球點亮日光燈（關閉教室電燈操作）
教師演示輝光球正常發光的時候，提醒學生注意觀察日光燈在靠近輝光球時的現象，黑暗的環境中口述并操作手指所觸及的日光燈的位置的不同導致燈亮的長度的差別。
演示結束，打開教室電燈。 趁著學生好奇和疑惑的眼光，順勢講解輝光球原理，便于學生之后的驗證實驗的設計。
教師講解輝光球原理：工作時，球中央有一高電壓電極（類似于點電荷），
拓展了學生的知識面。
10、提出日光燈不與電源相連也能
被點亮，產生認知沖突，激發學生的好奇心并引起學生的注意力。
11、利用輝光球點亮日光燈，不符合學生原有的認知，易于造成學生強烈且深刻的常識
沖突，引發學生的思考，再結合已有的靜電場知識，學生猜想現象可能
與靜電感應有關。
正常思維認知。
6、闡明輝光球點亮
日光燈的原理，便于引出驗證性實驗。
7、由驗證試驗得出結論更利于學生理解接受所
學內容，眼見為實。
8、通過驗證性實驗和改進措施，更利于學生牢記“全屏蔽”的特
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電場呈輻射狀。球內充有稀有氣體（如
氬氣等）。高電壓電場便會電離稀有氣體而使得球內光芒四射，呈現出輻射狀輝
光。球內向外輻射出的電場作用于日光燈中的氬氣汞蒸氣等，使其相互激發產生紫外線，紫外線作用于燈管壁上的熒光物質而使燈管點亮。
【教師引導】現如今驗證場源電荷被金屬網罩罩住后是否會對網罩外的事物產生作用，我們就可以通過用金屬網罩罩住輝光球，用日光燈是否能被點亮進行驗證。
【演示實驗五】金屬網罩罩住輝光球，日光燈靠近輝光球（教師提醒學生觀察燈管是否被點亮）。
【現象】燈管被點亮。
【教師提問】沒有成功屏蔽場源電
荷，（1）這是為什么？（2）我們又該怎么做？（邀請學生完成接地操作。）
12、（1）學生觀察到黑板上的圖（點電荷被金屬網罩罩住，前文有所提及）思考后說出原因：在金屬網罩外表面會感應出電荷，金屬網罩外仍然有電場，因此仍
能作用于日光燈。 （2）學生提出：
可以將金屬網罩接地。
點及注意事項。 9、加強情感態度價值觀滲透，物理來自于生活，也運用于生活。 10、由親眼所見的現象得出規律，更利于學生培養良好的分析問題的能力。
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尖端相對產生電火花的原因是什么？
【教師總結】提出尖端放電的概念。 【教師提問】家中是否有類似高壓
感應圈的裝置，利用了尖端放電原理？ 學生說到：煤氣灶、打火機等。 教師提出親自制作了一個簡易的煤氣灶。
【演示實驗八】利用自制教具一：簡易煤氣灶演示器，進行沾有酒精的棉花的點燃。
學生描述原理：尖端放電，引起酒精燃燒，酒精放熱，引起棉花同酒精一塊燃燒。
【精心環節】邀請學生使用煤氣灶。 【現象】棉花未被點燃
學生猜測：可能是棉花沾的酒精量不夠。
【學生操作】給棉花又多加酒精，重復操作。
【現象】棉花未被點燃
場內本身有少量
的帶電的空氣離子，在強電場作用下發生劇烈運動
而撞散空氣分子，使空氣電離，空氣中就有了大量的
空氣離子，離子帶電就分別奔向尖端兩極，發生中和，尖端就放電了。
15、反復的實驗操作，不斷引發學生思維沖突，學生注意力更積集中。
證的。
13、“棉里藏針”，從而很好地引出避雷針這一應用。
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學生疑惑，有些學生可能猜測老師在實驗過程中動了手腳，要求查看，學生發現：“棉里藏針”——棉花里面藏有一圖釘。
【學生操作】去除棉花中的圖釘，重復操作。
【現象】棉花被點燃
【教師提問】為什么“棉里藏針”就能有效地保護棉花呢？
【教師引導】看來圖釘可以保護棉花，日常生活中是否有如此的應用？
【教師引導】列舉生活中運用了尖端放電原理的事物：避雷針、打火機、煤氣灶等。
【教師引導】在雷雨交加的天氣，建筑物可以有避雷針保護，但作為個體的我們又應該如何防雷電呢？
【視頻二】雷雨交加的天氣，在樹下避雨時接通電話，釀成悲劇。
【教師總結】防雷小常識。 四、靜電分離
【教師引導】以上利用靜電知識能使我們免遭災害，除此外靜電現象還有哪些具體應用呢？
【課題引出】這兒有一個難題，如何分離鋁紙球和黃豆。
【學生分組實驗】將鋁紙球從黃豆中分離出來。
【實驗器材】自制學具——簡易靜
16、學生回答：尖端放電現象。
17、學生反應到：避雷針。
14、學生親自動手感受靜電現象的應用，對本節內容的知識的理解也會變得更加透
徹和深刻。
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電分離盒、易拉罐鐵盒、雙面膠、感應起電機、導線、黃豆和鋁箔紙球混合物等。
【教師引導】（1）如何設計？（2）能否直接將盛有混合物的的鐵盒直接放進“靜電分離盒”中？為什么？
實驗結束后，部分學生總結實驗并展示成果。 五、靜電除塵
【教師總結】靜電除了能分離這樣的混合物，其實在工農業生產中還會涉及礦物分離、選種等。除了靜電分離的應用外，還有什么應用呢？請同學們觀察這個煙囪，近些年煙囪冒濃煙的情況越來越少，這與其中的一個裝置起到的作用分不開——靜電除塵裝置。
【演示實驗九】演示靜電除塵。
18、學生回答：（1）將“靜電分離盒”中的上下極板連接在感應起電機上，將混合物倒入“分離盒”內，“分離盒”盒蓋用白紙包起來且將面向
盒內的一面粘上雙面膠，進行實驗。（2）不能。可能引起靜電屏蔽。
19、學生觀察靜電除塵實驗，親眼見證了除塵的效果，更有利于學生接受靜電現象的應用。 【探究活動】課下分組研討：靜電除塵原理及煙霧粉塵如何運動。 【總結】本節課圍繞靜電現象以及靜電平衡狀態展開，具體提及了四個方面的應用，但都是涉及了帶電體在電場中的運動。
【教師引導】防靜電服可以幫助加
油工作人員免受靜電煩惱，對于普通人在加油過程要注意什么？提出：觸摸靜電釋放器；嚴禁在加油槍半徑6.5米的“禁區”內禁止接打手機、發短信、上
網，不得使用閃光燈照相；嚴禁穿、脫、拍打化纖服裝，以免產生靜電等。 【游戲】加油站中的標識識別。 學生搶答，獲勝者教師獎勵。 【獎勵內容】允許該名學生揭掉本節課的標題。
【學生揭秘】標題后面用了靜電貼。 【教師總結】生活中有許多的靜電現象，有些給我們帶來便捷，有些給我們帶來麻煩，希望同學們可下用好靜電，防好靜電。
視頻來源：優質課網 www.www.fsyixinda.com
