人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用教案设计，共7页。教案主要包含了课标要求，课标解读，教材分析，生活经验，知识基础，情感态度，物理观念，科学思维等内容，欢迎下载使用。
课题名称：静电的防止与利用
授课人：
学校：
班级：
教学内容分析
【课标要求】
在2020年修订的普通高中物理课程标准中第3.1.4条对本节做出了如下要求：
3.1.4 了解生产生活中关于静电的利用与防护。
例6 分析讨论静电在激光打印、静电喷雾和静电除尘等技术中的应用。知道在有可燃气体、粉尘的环境中如何防止静电事故。
此外课程标准还对必修三提出了如下要求：
1.初步了解微观世界的量子化特征，培养学生的物质观念、运动与相互作用观念、能量观念。
2.引导学生学会建立点电荷、电场线、磁感线等物理模型，体会物理模型在研究具体问题中的重要作用。
【课标解读】
静电的防止和利用都和我们所学的静电知识密不可分，在本节主要分为两个主干知识：由于静电感应导体会达到静电平衡、静电会对带电粒子产生力的作用。
尖端放电和静电屏蔽现象的原理都是静电平衡，基于这两个现象在生活中有多种措施来防止静电产生危害，比如避雷针、尽量光滑的高压线、金属屏蔽网、释放静电器等。对于尖端放电只需要从生活实际和实验现象中让学生知道在达到静电平衡的导体表面越尖锐的地方，其电荷密度越大即可。但是，静电平衡和静电屏蔽现象学生要能够建立物理模型分析其中的微观物理学原理。
静电吸附现象是是由于静电会对带电粒子产生力的作用产生的，基于这个现象在生产生活中也有多种途径来应用，如静电植绒、静电除尘、静电喷漆、静电复印等，学生要通过阅读课本，了解其中的物理原理。
【教材分析】
1.本节是选自高中物理必修第三册第9章第4节的“静电的防止与利用”，本节是本章的最后一节，是对本章内容在生活中的应用的具体体现。本章是学生学习静电知识的第一章，学生需要在本章初步了解微观世界，培养学生从微观粒子的物质性、微观粒子的运动与相互作用出发去解决问题，为第十章从能量角度去了解微观世界奠定基础。
2.本节教材编写的思路是从阐述知识到认识现象最后再到生活应用。
对于第一部分静电平衡的知识，本人采用与教材相反的思路，从生活中常见的雷雨天气（天然电场）出发，设置一系列问题串，完成本节内容。
雷雨天气树木容易被雷劈但是安装避雷针的房屋可以免受云层的伤害，引导学生阐述尖端放电的原理，依据该生活场景加以演示实验，让学生理解尖端放电的原理和达到静电平衡的导体表面越尖锐的地方，其电荷密度越大。雷雨天气中的树木为什么会被雷劈呢?树木本身也会产生静电感应，此处从微观角度分析一般导体在静电感应后达到静电平衡这一知识点。下雨天人待在大树下不安全，为什么待在屋子里又很安全呢？从该处出发把实心导体挖成空心导体，从微观解释静电屏蔽现象。学生观看法拉第笼实验加强理解，再用静电灯、金属网罩子、和灯管让学生自己演示静电屏蔽现象，在此过程中学生会有内外屏蔽两种不同的操作，引导学生对内屏蔽的微观本质进行分析。下雨天可不可以开窗呢？加强学生对屏蔽网的理解，用三根导线做演示实验让学生加深印象。不管是尖端放电还是静电屏蔽，其物理本质都是由于静电会通过电场对导体产生作用。静电不仅会对导体产生作用，也会对带电粒子产生作用，带电粒子和带电粒子之间也有相互作用，教师演示静电除尘让学生解释其物理原理。静电在生活中的利用和防止的实例数不胜数，让学生阅读课本与观察生活，了解更多静电的防止和利用的生活实例并表达交流。
学情分析
【生活经验】
雷雨天气是生活中最常见的，学生们在日常生活已经熟知雷雨天气时不能在大树下躲雨，建筑物安装避雷针可以躲避雷击，还知道避雷针也可以叫做“引雷针”，这些对本节课的学习是有帮助的。
【知识基础】
学生已经学过了感应起电，并且还学习了感应起电的微观本质，有利于分析静电平衡与静电屏蔽的微观本质。此外，学生是知道带电粒子受到电场力的作用时会运动，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，因此学生要理解和解释静电吸附是很容易的。
【情感态度】
1.学生对新知识尤其是有实验的新知识充满好奇心，有较强的学习兴趣，但需要适当引导，了解实验以及生活现象的物理本质。
2.打雷下雨是学生非常熟悉的生活场景，物理源于生活，又高于生活。
教学目标及重难点
【物理观念】
1.知道什么是空气的电离。
2.理解什么是静电平衡，通过对静电场中导体的自由电荷微观运动情况的讨论，感受静电平衡概念的建立过程。
3.理解什么是静电屏蔽，理解静电屏蔽的导体其电场特征和电荷分布特征，并能解释生活现象。
【科学思维】
1.掌握类比方法，能从实心导体的静电平衡过程类比推出静电屏蔽的微观过程。
2.观察静电除尘实验，解释其微观原理，培养学生运用所学静电知识解决实际问题的能力。
【科学探究】
1.通过观察带电锥形导体尖端三根棉线的偏角不同分析得到导体表面越尖锐的部分，电荷分布越密集，提升学生的实验观察和分析能力。
2.理解了静电屏蔽导体的电场和电荷分布情况后，让学生自己利用实验器材完成使静电球附近的灯管熄灭的实验，增强学生的动手能力。
【科学态度与责任】
1.引导学生关注静电现象对人类生活的影响，树立环保意识和安全意识。教育学生珍惜科学成果，合理利用静电技术，为社会做出贡献。
【教学重点】
静电平衡与静电屏蔽的微观解释 静电平衡时导体的特征
【教学难点】
静电屏蔽的微观解释与实际应用
教法
引导法、类比法
学法
自主学习法、探究法和讨论法
教学过程设计
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
播放雷雨天气树木被雷劈开的视频，引入新课
新课讲授
空气的电离
静电平衡
新课讲授
静电平衡
新课讲授
静电平衡
新课讲授
尖端放电
新课讲授
静电屏蔽
新课讲授
对外屏蔽
新课讲授
静电力与静电吸附
新课讲授
静电除尘
课堂总结
静电的防止与利用生活实例
播放视频：雷雨天气树木被雷劈开
提问：为什么雷雨天气中树木容易被劈开并引导学生分析
以最简单的匀强电场和最常见的金属导体为例进行研究，设计问题串如下：
（1）金属导体的微观结构如何？
（2）如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？
（3）自由电子会在什么地方积聚？
（4）电子的积聚会出现怎样的结果？
（5）最终会出现怎样的现象？导体有什么特点？
教师引导学生总结导体静电平衡时其电场分布与电荷分布的特点。
提问：怎么防止树木被劈开
为什么避雷针尖端会有电荷？大树尖端会有电荷吗？对于所有的导体在外电场的影响下其电荷分布会改变吗？
提问：为什么电荷会集中在避雷针的尖端呢？
进行演示实验，带有棉线的锥形导体接电，观察棉线的偏角
下雨天不能待在大树下，那么待在屋子里安全吗？房屋也是一个巨型导体，其内部的钢架结构会组成金属网。
引导学生类比实心导体建立物理模型解决问题。将实心导体挖空，从微观角度分析其在外电场中静电屏蔽时其电场分布与电荷分布的特点。
播放视频：法拉第笼
提问：人能不能触摸笼子内壁，为什么？
展示实验仪器静电灯、金属网、灯管，让学生想办法让灯管熄灭
静电屏蔽有两种情况，对内屏蔽核对外屏蔽，引导学生分析对内屏蔽的微观原理
雷雨天气可以开窗吗?
不管是金属板还是金属网都会产生静电屏蔽，所以可以开窗
静电不仅对金属导体有作用，静电还对电荷有作用，电荷和电荷之间也有相互作用，使带电粒子吸附在电极上。
演示静电除尘
由于静电对带电粒子的作用，在我们生活中可以利用静电也要防止静电的危害，有哪些生活实例呢？
观看视频，思考雷雨天气与静电的联系
学生思考并回答
学生总结：不管是何种导体在外电场的作用下都会因为静电感应达到静电平衡，其内部合场强为零；电荷只分布在导体的表面。
学生阅读课本并回答
学生思考
观察棉线的偏角，依据观察到的现象阐述出尖端电荷分布比较密集。
学生思考并回答，
学生建模分析，总结静电屏蔽时其电场分布与电荷分布的特点。
学生思考并回答
学生动手实验
构建模型，分析对内屏蔽的原理
学生观察描述现象并解释
学生观察生活，阅读课本，总结静电的防止与利用的生活实例。利用：静电复印、静电植绒、静电喷漆等；防止：比如安装避雷针、高压电线尽量光滑、高压工作者穿防护服、汽车释放静电链条，加油站静电释放器等
雷雨天气中的云是自然界最天然的电场，通过本场景引入天然电场完成本节内容。
新课改中对学生的阅读理解能力的要求越来越高，让学生自主阅读可以增强学生的阅读能力。
帮助学生树立保护环境的生态意识。
利用问题串，突破本节重点
培养学生的证据意识，通过实验中尖端棉线的偏角更大证明简短的电荷密度越大。
利用实验现象说明尖端电荷密度比较大，直观。课本上对本部分也没有进行原理上的解释，让学生理解即可。
利用类比法，增强学生的类比分析能力，突破本节难点。
检验学生的学习成果
学生自主实验，产生不同的实验方案，为讲解对外屏蔽做铺垫。
回归生活实际，加深学生对静电屏蔽的理解
培养学生运用所学静电知识解决实际问题的能力
让学生进行总结，提高学生的分析归纳能力。
板书设计
教学反思