17静电现象的应用导学案.docx

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17静电现象的应用导学案

第一节静电现象的应用

学习目标：

1．知道静电平衡产生原理。

3.知道静电平衡状态的特点。

3．知道导体上的电荷分布。

4.知道尖端放电和静电屏蔽。

学习重点：

知道静电平衡产生原理，知道静电平衡状态的特点。

学习难点：

知道导体上的电荷分布，知道尖端放电和静电屏蔽。

一、自主学习：

1.发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E'和原电场E在导体内叠加为，即E'E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。

2.处于静电平衡状态下导体的特点：

（1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为。

（2）处于静电平衡状态的整个导体是个，它的表面是个。

（3）导体外表面处场强方向必跟该点的表面。

3.尖端放电：

专指尖端附近空气而产生气体放电的现象。

4.导体上的电荷分布：

导体表面越尖锐的位置电荷越,凹陷的位置几乎

电荷。

5.静电屏蔽：

导体壳的表面“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的或的影响，这种现象称为静电屏蔽。

二、合作探究：

1、处于静电平衡状态下导体的特点

提示：

课本图规范些，右图复杂些。

2、导体上的电荷分布

A.实验：

研究静电平衡时导体内部的电荷。

现象:

结论:

B.导体上的电荷分布：

导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷。

3.尖端放电:

认真阅读教材,阐述之。

4.静电屏蔽：

认真分析研究下面两个图，注意理解

A、静电屏蔽：

导体壳的表面“保护”了它所包围的区域，使之不受导体壳外表面上的电荷或外界电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。

B、静电屏蔽的应用：

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆外面包一层铅皮

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、当堂训练

1.如图所示，将一个导体棒靠近一个带正电的验电器的金属小球，发现验电器张角逐步减小，由此可断定导体原来一定（）

A.带正电B.带负电

C.不带电D.无法确定

2.如图所示，接地金属球A的半径为R，球外有一个带电荷量为Q，到球心O的距离为r的点电荷.则该点电荷在球心O处产生的场强大小等于（）

A.

B.

C.0D.

3.一个金属球原来不带电，现沿着球的直径的延长线放置一个均匀带电细杆MN，如图所示则金属球上感应电荷所产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小Ea、Eb、Ec的大小关系为（）

A.Ea最大B.Eb最大

C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec

第八节电容器的电容

（一）

学习目标：

了解常见的电容器；掌握电容和影响平行板电容器电容的因素。

学习重点：

掌握电容和影响平行板电容器电容的因素

学习难点：

电容的定义、影响平行板电容器电容的因素研究

一、自主学习教材29－32页，完成下面问题。

1、电容器

（1）构造:

（2）电容器的充电、放电

操作：

把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷,这个过程叫做。

操作:

把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫.

提问:

电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?

2、电容

与水容器类比后得出。

说明：

对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，C（类比于横截面积）不变。

在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。

（1）定义：

________________。

（2）定义式：

，由定义式知1F=1C/V。

（3）单位：

。

单位间换算关系：

（4）电容物理意义：

反映了电容器容纳物理量

（5）在电路图中，电容器怎样表示？

_______

3、平行板电容器的电容

（1）平行板电容器的电容决定式（即电容与两板的正对面积成______，与两板间距离成为_______，与介质的介电常数成正比）

（2）带电平行板电容器两板间的电场可以认为是匀强电场，且E=

4、测量电容器两极板间电势差的仪器—――静电计

静电计实质是一种验电器，但静电计容纳电荷的本领很弱，即电容C很小，当带电的电容器与静电计连接时，认为电容器上的电荷量保持不变。

二．合作交流：

1、第一组同学讨论“电容器不带电时,电容为零”.此说法对吗?

第二组同学讨论“电容器两端不加电压时,电容为零”.此说法对吗?

第三组同学讨论“若A电容器带电比B电容器带电量多,则A的电容就比B的电容大”.此说法对吗?

第四组同学讨论“若电容器A两端电压比电容器B两端电压大,则A的电容就比B的电容大”此说法对吗?

2、认真观察右边三幅图，说明研究目的、方法、结论、写出电容的决定式。

三、当堂达标：

1.平行板电容器所带的电荷量为Q＝4×10-8C，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为__________，当带电量为0时其电容为_________。

2.某电容C=20ｕF，那么用国际单位表示，它的电容为_________F．

3．下列措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变小的有（）

A.使两板靠近B.增大两板的面积

C.把两板的距离拉远些D.在两板间插入玻璃

4．电容器A的电容比电容器B的电容大，这表明（）

A．A所带的电荷量比B多

B．A比B有更大的容纳电荷的本领C．A的体积比B大

D．当两电容器的电压都为1V时，A的电荷量比B的小

5.一个电容器，带了电量Q后，两极板电势差为U，若它带的电量减少Q/2，则（）

A．电容为原来的1/2，两极板电压不变B．电容为原来2倍，两极板电压不变

C．电容不变，两极板电压是原来的1/2D．电容不变，两极板电压是原来的2倍

6.两个电容，两极板间的电势差之比为2:

3，带电量之比为3:

2，则C1/C2等于（）

A.2：

3B．3：

2C．4:

9D.

9:

4

7.如图所示为研究平行板电容器电容的实验。

电容器充电后与电源断开，电量Q将不变，与电容器相连的静电计用来测量电容器的________。

在常见的电介质中，由于空气的________是最小的，当极板间插入其它的电介质板时，电容器的电容将_______（填“增大”、“减小”或“不变”），于是我们发现，静电计指针偏角将________。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

四、作业布置：

教材32-33页T2T3T4

第八节电容器电容（第二课时）

拓展提高点拨：

电容器在具体电路中，由于本身结构变化（即电容变化），导致极板间电压、电荷量和电场强度的变化。

关于电容器两类典型问题分析方法：

（1）首先确定不变量：

若电容器充电后断开电源，则____不变；若电容器始终和直流电源相连，则_____不变。

（2）当决定电容器大小的某一因素变化时，用公式判断电容的变化。

练习1：

将一个平行板电容器接上电源后再切断电源

．然后使两极板间的距离增大一些，则关于电容器两极的电压U和两极间的场强E的变化，下列说法正确的是（）

A.U增大，E增大，B.U增大，E不变

C.U不变，E减小，D.U减小，E减小

练习2：

连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，则（）

A．电容器的电容C变大B．电容器极板的带电荷量Q大

C．电容器两极板间的电势差U变大D．电容器两极板间的电场强度E变大

练习3.如图所示，描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的有（）

练习4.如上面右图所示，给电容器充电，静电计指针偏转一个角度。

以下情况中静电计的指针偏角增大还是减小？

⑴把两板间的距离减小；

⑵把两板间的正对面积减小；

⑶在两板间插入相对介电常数较大的电介质。

练习5.两块水平放置的平行金属板A和

B（A在上，B在下），两板间的电压U=200V，要使一个质量为5g，带电量为力-5×10-6C的微粒恰能在两板间的某点静止，g取10m/s2，

（1）试确定A极板的带电性质；

（2）求两极板间的距离。

电容器与电容检测

1．一平行板电容器的带电量Q=3×10-8C，两极板间的电压U=2V，则它的电容为____________F；如果将两板的带电量各减少一半，则两板电势

差为____________V，电容器电容为____________F；若将两板的带电量减为零，则它的电容将为_____________F。

2．连接在电源两极板上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，电容器的电容C将____________，带电量Q将____________，电势差U将____________，极板间的电场强度E将____________。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

3．下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（）

A．根据

可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比

B．无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它的电荷量与电压的比值恒定不变

C．用电源对平板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷

D．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关

4．一个电解电容器的外壳上标明的是“16V、47uF”这表明（）

A．如果电压超过16V，电容器就会被击穿

B．电容器在低于16V电压工作时，电容将小于47微法

C．电容两极可以任意与电源正负极相连

D．要使电容器正常工作，电压不得超过16V

5．两块水平放置的平行金属板A和B（A在上，B在下），两板间的电压U=200V，要使一个质量为5g，带电量为力-5×10-6C的微粒恰能在两板间的某点静止，g取10m/s2，

（1）试确定A极板的带电性质；

（2）求两极板间的距离。

第九节带电粒子在电场中的运动

（一）

学习目标

1.掌握带电粒子在匀强电场中的加速问题的处理方法；

2.掌握带电粒子在匀强电场中的偏转问题的处理方法.

学习重点：

掌握带电粒子在匀强电场中的加速问题的处理方法

一．自主学习

1、带电粒子：

如电子、质子、原子核等，一般情况下，重力<<电场力，重力可忽略不计。

2、物体做直线运动和曲线运动的条件？

3带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后，分析其运动状态？

4.、带电粒子以初速v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，分析其运动状态？

二．合作探究

1、带电粒子在匀强电场中的加速：

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?

（1）学生探究活动：

结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。

（2）学生介绍自己的设计方案。

（参考图）

（3）当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。

（4）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。

（5）两中计算方法的比较：

方法一：

必须在匀强电场中使用（F=qE，F为恒力，E恒定）

方法二：

由于非匀强电场中，公式W=qU同样适用，故后一种可行性更高，应用程度更高。

三．当堂达标

1．如图，A、B两足够大的金属板间电压为U，间距为d，一质子带电量为q，质量为m，由静止从A板出发，求质子到达B板时的速度。

2。

如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=－5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。

（不计粒子重力）

3．下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，哪种粒子动能最大（）

哪种粒子速度最大（）

A.质子B.电子C.氘核D.氦核

4..如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的

后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）（　　　　）

A．使初速度减为原来的

B．使M、N间电压加倍

C．使M、N间电压提高到原来的4倍

D．使初速度和M、N间电压都减为原来的

第九节带电粒子在电场中的运动

（二）

学习目标：

1.掌握带电粒子在电场中的偏转规律。

2.综合分析、解决带电粒子垂直进入匀强电场时的偏转问题。

学习重难点：

运用动力学、运动学、功和能的方法分析带电粒子在匀强电场中的运动。

一．课前自主学习：

1.复习引导：

（1）牛顿第二定律的表达式:

a=

（2）动能定理的表达式是:

W合=

（4）平抛运动的相关知识:

（请在右边画出示意图，并

从水平和竖直两方面回顾）

2.温馨提示：

电场中的带电粒子一般可分为两类：

（1）带电的基本粒子：

如电子，质子，α粒子，正负离子等。

这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。

（但并不能忽略质量）

（2）带电微粒：

如带电小球、液滴、尘埃等。

除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。

（3）某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定

3.课前交流：

以下带电粒子不计重力。

（1）带电粒子的偏转（限于匀强电场）

（2）运动状态分析：

带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向　，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做　　　　　。

（3）常用的处理方法：

粒子垂直于电场线方向飞入匀强电场时偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的知识和方法：

（1）沿初速度方向：

为，位移与时间的关系为，运动时间t=。

（2）沿电场力方向：

为初速度为零的匀加速直线运动，加速度。

（3）离开电场时的偏移量

（4）离开电场时的偏转角

3、课堂交流学习：

（以下带电粒子为基本粒子）

带电粒子的偏转:

如果带电粒子在电场中的初速度和加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢?

下面我们通过一种较特殊的情况来研究。

1．交流讨论：

如图所示，带电粒子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．

（1）分析带电粒子的受力情况。

（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动常用的研究方法是什么?

（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?

2．深入探究：

如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．飞出电场时，试求：

（1）粒子受力情况分析。

（2）带电粒子在电场中运动的时间t：

（3）粒子运动的加速度：

（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离：

（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度：

（6）粒子在离开电场时的速度大小：

（7）粒子在离开电场时速度方向的偏转角度θ：

三．当堂达标：

1．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用）（）

A．电势能增加，动能增加　B．电势能减小，动能增加

C．电势能和动能都不变　D．上述结论都不正确

2．带电粒子以初速v0垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中，它离开时偏离原方向的偏移距离y，速度偏向为θ,下列说法正确的是：

（）

A.粒子在电场中作类似平抛的运动B.偏角θ与粒子的电量和质量无关

C.粒子飞过电场的时间，决定于极板长和粒子进入电场时的初速度

D.粒子偏移距离y，可用加在两极板上的电压控制

3．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间:

（）

A．随电压的增大而减小　　B．随电压的增大而增大

C．加大两板间距离，时间将减小　　D．与电压及两板间距离均无关

4.一束电子流由静止先经U=5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间d=1.0cm，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？