教案：電場中的導體

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1、第4節(jié)電場中的導體開課教師：李斐一、教學目標1．知識與能力：（1）掌握場強疊加原理（2）了解導體導電機制、靜電平衡狀態(tài)、靜電感應現(xiàn)象；（3）理解電場中處于靜電平衡狀態(tài)下導體的特點；（4）了解靜電屏蔽現(xiàn)象。（5）通過觀察演示實驗及對實驗現(xiàn)象的分析，引導學生運用所學知識進行分析推理，培養(yǎng)學生分析推理能力。2．過程與方法：（1）通過實驗探究，認識科學探究的意義和基本過程．（2）讓學生在自主找規(guī)律的過程中體會到學習的樂趣．3．情感態(tài)度價值觀：物理學是以實驗為基礎的一門學科，通過物理實驗得到物理規(guī)律，這是進行物理研究的重要方法。二、教學重點、難點1．場強疊加原理、靜電場中靜電平衡狀態(tài)下導體的特性，

2、即其電荷分布、電場分布等，這是重點。2．運用電場有關知識，分析、推理出實驗現(xiàn)象的成因，這是難點。三、教學方法：實驗演示，計算機輔助教學四、教具：1．演示靜電感應：起電機（一臺）、驗電球、驗電器（一個），帶有絕緣支架金屬球一個。2．靜電屏蔽演示：金屬網罩（一個），帶絕緣支架金屬球，驗電器。4．計算機、大屏幕、自制CAI課件。五、教學過程：（一）導入新課復習庫侖定律：真空中兩個點電荷之間的相互作用力F的大小，跟它們的電荷量Q1、Q2的乘積成正比，跟它們的距離r的二次方成反比；作用力的方向沿著它們的連線。問：如果真空中存在A、B、C3個點電荷，那么其中某個點電荷A的受力情況怎樣？受到其他兩個點

3、電荷的庫侖力，這兩個力不會互相影響.――獨立作用原理；而且這兩個力的合力滿足平行四邊形法則――矢量疊加原理。（演示flash動畫：兩個不在同一直線的庫侖力的合成）（二）新課教學上節(jié)課我們學過電場強度這概念，回憶一下我們是怎樣定義它的？將不同電量的試探電荷放入電場中同一點，我們將發(fā)現(xiàn)試探電荷所受的庫侖力大小和其電量的比值是個常數，這個常數就是電場強度即（接上例）如果真空中存在A、B、C3個點電荷，通過上個例子我們已知A所受的合力為BC對它的矢量和，那么點電荷A處的場強？………..一．場強疊加原理（多個點電荷周圍電場場強分布情況的確定）1.獨立性原理4各個點電荷在場點均獨立產生電場——互不干

4、擾2.矢量疊加原理電場中任一點的電場強度等于這幾個點電荷各自在該點產生的電場強度的矢量和?！獛缀委B加法3.電場疊加遵從的法則平行四邊形法則（演示flash動畫）例兩個相距很近的等量異種電荷組成的系統(tǒng)叫做電偶極子。如圖所示，P為電偶極子延長線上距其中點O為r的點，求P點處的電場強度。解：P到－q和+q的距離分別為r+和r－，所以－q和+q在P點產生的場強大小分別為E-=E+=它們的場強為二．靜電平衡與靜電屏蔽（實驗1靜電感應）搖動起電機。將一個鱷魚夾靠近驗電器，可觀察到金屬箔張開1什么叫靜電感應：放在靜電場中的導體，它的自由電荷受電場力作用，發(fā)生定向移動，從而重新分布，在其表面不同部分出

5、現(xiàn)了正、負電荷的現(xiàn)象。①本實驗中距A近端（B端）的電荷是正電荷還是負電荷？距A遠端（C端）呢？根據同性相斥、異性相吸，指出本實驗中距A近端（B端）有與A異號的電荷，距A遠端（C端）電荷與A同號。（2）感應電荷②什么是感應電荷？靜電感應現(xiàn)象中，導體不同部分出現(xiàn)的凈電荷稱為感應電荷。③靜電場中導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？2．靜電平衡導體置于電場中時，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體內產生一個與原電場反向的電場，阻礙電荷定向移動，直至最后無電荷定向移動為止，這時感應電荷電場與原電場的合場強為零。（演示flash動畫：處于電場中導體的靜電

6、感應過程）①什么是靜電平衡狀態(tài)：導體上處處無電荷定向移動的狀態(tài)。4②導體內部電場的特征是什么？導體內部處處場強為零。③那電荷分步在導體的什么位置上？電荷只能分布在導體外表面上。（演示flash動畫：?法拉第圓筒實驗。）在這個特征基礎上進行推論，可得靜電場中導體的特點。（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內壁接觸后再與C接觸，則C金屬箔將不張開，可驗證A內壁無電荷?？偨Y靜電場中導體的特點：處于靜電平衡狀態(tài)，導體內處處場強為零。處于靜電平衡狀

7、態(tài)的導體，電荷只能分布在導體外表面上。3．靜電屏蔽實驗2先使A帶電，然后移近驗電器B，由于靜電感應，B的金屬箔片張開，若把B置于金屬網罩中，可發(fā)現(xiàn)B的金屬箔片不張開。簡單分析：金屬網罩內無電場。任取一個導體殼，處于靜電場中，殼內無電場。(1)．靜電屏蔽：導體殼或金屬網罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使其內部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽．(2)．解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部場強處處為零，將導體挖空，變成一個導體殼