2024-2025年《金牌学案》物理人教版必修第3册教师用书配套PPT课件：11　第二章　第三节　静电的利用与防护.pptx

第三节静电的利用与防护,第三节静电的利用与防护,第二章静电场的应用,学习任务,1,了解静电的利用与防护，能解释相关的自然现象,2,能对静电平衡状态下电荷的分布规律进行分析,3,通过静电平衡实验，会探究相关的静电问题；通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识，有进行科学普及的兴趣和责任感,必备知识,自主预习储备,知识点一静电的利用,1,静电喷涂,(1),原理：静电喷涂是一种利用,_,使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术,(2),优点：静电喷涂具有显著优点，如涂层质量高、涂料利用率高、对使用者操作技术要求低等,静电作用,2,静电除尘原理：,静电除尘是利用,_,的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理的过程,3,静电复印,(1),原理：静电复印是利用,_,进行油墨转移的印刷方式，又称无压印刷,(2),应用：静电复印技术已发展成一门成熟的技术，被广泛应用于激光打印机、,_,、模拟式复印机、数字式复印机、,_,、机等,电荷相互作用,正、负电荷的吸引力,喷墨打印机,速印机,4,静电植绒原理：,静电植绒是利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上,知识点二尖端放电,1,空气的电离：,导体尖端处表面的电荷密度,_,，附近的电场,_,，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并使分子中的正、负电荷,_,的现象,2,尖端放电：,与导体尖端带相反电荷的粒子，由于被,_,，而与尖端上电荷,_,，相当于导体从尖端,_,的现象,3,尖端放电的应用与防止,(1),应用：,_,是利用尖端放电避免雷击的一种设施,(2),防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失,很大,很强,分离,吸引,中和,失去电荷,避雷针,知识点三防止静电危害,1,静电危害的分类,(1),静电力造成的不良后果,(2),静电火花引发的灾害,2,防止静电产生的措施,(1),控制静电的产生,(2),把产生的电荷尽快导走,提醒,静电利用的原理：带电粒子在静电力作用下聚集到相应带电极板，从而达到除尘、喷涂、复印等目的,体验,1,思考辨析,(,正确的画,“”,，错误的画,“”,),(1),我们经常看到油罐车车尾有一根导电拖地带，其作用是将油罐车上的静电尽快导走,(,),(2),静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动,(,),2,填空,一金属球，原来不带电，如图所示，沿球直径的延长线放置一均匀带电的,细杆,MN,，,a,、,b,、,c,为该直径上从左向右排列的三点，设静电平衡时，金属球上感应电荷产生的电场在这三点的电场强度大小分别为,E,a,、,E,b,、,E,c,，则三点电场强度的大小顺序为,_,E,c,E,b,E,a,关键能力,情境探究达成,如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷请思考下列问题：,(1),自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？,(2),自由电子能否一直定向移动？为什么,？,提示：,(1),自由电子受到外加电场的电场力，沿外加电场的反方向移动,(2),不能，当导体两端感应电荷产生的电场与外加电场的合场强为零时，自由电子将停止定向移动,考点,1,静电平衡与静电屏蔽,1,静电平衡,(1),静电平衡状态：导体中,(,包括表面,),没有电荷定向移动的状态,(2),静电平衡的条件：导体内部合场强为零，即,E,内,0,(3),静电平衡状态下导体的特征：,导体内部场强处处为零,导体表面场强垂直表面如果不垂直，场强就有一个沿导体表面的分量，自由电子还要发生定向移动，这就不平衡了,导体为等势体，表面为等势面导体内部场强处处为零，在导体内部移动电荷时，电场力不做功，任意两点间的电势差为零，因此导体是等势体电荷在导体表面移动时，电场力与位移垂直，也不做功，故表面是等势面,(4),静电平衡导体的电荷分布特点：,导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面,在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度,(,单位面积的电荷量,),越大，凹陷的位置几乎没有电荷,2,静电屏蔽,由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，遮挡住了外界电场的影响，这种现象叫静电屏蔽,金属包皮或网罩只能屏蔽外来电场，不能挡住内部电荷向外激发的电场,3,两种静电屏蔽现象,(1),导体内空腔不受外界影响，如图甲所示,甲,乙,(2),接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示,【典例,1,】,某科技馆的静电体验区，当体验者进入一个金属笼后，金属笼外面用特斯拉线圈产生,200,多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，但人在金属笼内是非常安全的则火花放电过程中,(,),A,笼体不带电荷,B,体验者和笼体带同种电荷,C,体验者不可与金属笼内壁接触，否则会发生触电,D,金属笼内部场强为零，笼体的电势可能不为零,D,金属笼处于静电平衡，笼体表面有感应电荷，故,A,错误；笼体内部没有电场，因此体验者不带电，故,B,错误；体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电流，不会发生触电，故,C,错误；金属笼内部场强为零，由于电势为相对量，因此笼体的电势不一定不为零，故,D,正确故选,D,规律方法,静电屏蔽问题的两点注意,(1),空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果,(2),静电屏蔽的本质是静电感应与静电平衡,跟进训练,1,如图所示，,P,为一带正电球体，球体右侧放置一金属空腔导体，导体左端接地，,A,、,B,、,C,、,D,为导体上的四个点，稳定时，下列判断正确的是,(,),A,A,点没有感应电荷,B,D,点没有感应电荷,C,感应电荷在,B,点产生电场的电场强度为零,D,感应电荷在,C,点产生电场的电场强度为零,B,因,P,带正电荷，金属导体静电平衡，在,A,点,有感应的负电荷，大地此时相当于远端感应出负电荷，故,A,错误；因接地，正电荷和大地的负电荷中和，,D,点没有感应电荷，故,B,正确；静电平衡时,B,、,C,点合电场强度,(,P,产生的电场与感应电场叠加,),为零，所以感应电荷在,B,、,C,点产生电场的电场强度都不为零，故,C,、,D,错误故选,B,考点,2,静电的利用与防护,1,静电利用的基本原理,异种电荷相互吸引，使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下，奔向并吸附到电极上,2,静电危害产生的主要原因,静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的是静电放电引起可燃物的起火和爆炸,3,防止静电危害的主要方法与途径,(1),尽量减少静电的产生常用的方法是增大空气的湿度,(2),尽快把静电导走，防止静电积累常用的最简单的办法是接地,【典例,2,】,运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是,(,),A,发出声音，引起路人注意,B,减缓车速，保证行车安全,C,把静电引入大地，避免因放电引起爆炸,D,与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷,思路点拨：,(1),易燃物与电火花易发生危险,(2),为避免危险应把静电导走，不让其产生电火花,C,车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时将这些静电导走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，避免因放电引起爆炸，,C,正确,跟进训练,2,(,多选,),物理和生活息息相关，联系生活实际对物理基本概念的认识和理解，是学好物理的基础下列有关电学知识的相关说法正确的是,(,),A,超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，他们必须穿上橡胶制成的绝缘衣服,B,装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中,C,手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花,D,古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端不必引入大地，即可起到避雷的效果,BC,超高压带电作业的工作人员，为了保证安全，由静电屏蔽的原理，他们必须穿上金属丝制成的绝缘衣服，故,A,错误；装载作业中，因为传送带与被传送物体间发生摩擦而带电，靠近传送带的工人容易受到电击，为避免这种电击，可以把导体材料如金属丝等掺到传送带材料中，以便把电荷及时导入大地，故,B,正确；手术中给病人用的麻醉药是易燃品，因此医护人员要穿导电材料制成的鞋子和外套，以避免出现电火花，故,C,正确；古建筑的屋顶设置各种造型的动物雕塑，以雕塑头上的角须为避雷针时，其另一端必需引入大地，才可起到避雷的效果，故,D,错误故选,BC,学习效果,随堂评估自测,1,如图所示，较厚的空腔导体中有一个正电荷，图中,a,、,b,、,c,、,d,各点的电场强度大小顺序为,(,),A,a,b,c,d,B,a,c,d,b,C,a,c,d,b,D,a,b,c,d,B,当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，画出电场线的分布如图：,由于,a,处电场线较密，,c,处电场线较疏,，,d,处电场线更疏，,b,处电场强度为零,，则,E,a,E,c,E,d,E,b,，故,B,正确，,A,、,C,、,D,错误,2,(,多选,),如图所示是某款家用空气净化器的原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电图中充电极,b,、,d,接电源负极，集尘极,a,、,c,、,e,接电源正极,(,接地,),下列说法正确的是,(,),A,通过过滤网后空气中的,尘埃带,负电,B,尘埃在被吸附到集尘极,e,的,过程,中,动能增大,C,c,、,d,两个电极之间的电场方向竖直向上,D,尘埃被吸附到集尘极,a,的过程中所受静电力做负功,AB,尘埃经过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，故,A,正确；尘埃在被吸附到集尘极,e,的过程中静电力做正功，动能增大，故,B,正确；因为充电极,b,、,d,接电源负极，集尘极,a,、,c,、,e,接电源正极，所以,c,、,d,两个电极之间的电场方向竖直向下，故,C,错误；尘埃被吸附到集尘极,a,的过程中所受静电力做正功，故,D,错误,3,(,新情境题，以,“,静电除尘,”,为背景，考查静电的利用,),在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连，开始时，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出，当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会,加上,高电压,，立即可以看到，不再有烟从玻璃,管,中,冒出来了过一会儿还可以看到管壁,吸附,了,一层烟尘,问题：请思考其中的原因,解析,蚊香的烟中含有一定的碳颗粒，当玻璃管中的导线和管外线圈间加上高电压后，玻璃管中的导线和管外线圈间的空气被电离，碳颗粒吸附一定的电子带上负电荷，然后碳颗粒将向正极移动，所以可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了，该方法与静电除尘是相同的,答案,见解析,回归本节知识，自我完成以下问题：,1,静电平衡状态下导体的特征有哪些,？,提示：,(1),导体内部场强处处为零,(2),导体表面场强垂直表面,(3),导体为等势体，表面为等势面,2,写出几种静电的应用,提示：,静电除尘、静电喷雾、激光打印、避雷针等,阅读材料,拓宽物理,视野,静电对人体的危害,日常生活中经常会有静电现象，那么静电对人体有哪些危害？,人体产生的静电干扰可以改变人体体表的正常电位差，影响心肌正常的电生理过程及心电在无干扰下的正常传导这种静电能使病人加重病情或诱发早搏等，持久的静电还会使血液的碱性升高，导致血清中的钙含量下降，钙的排泄增加，从而引起皮肤瘙痒、色素沉着，影响人的机体生理平衡，干扰人的情绪等,静电的危害：不少电脑工作者脸部多发红斑、色素沉着等面部疾病，由于电脑屏幕产生的静电吸引大量悬浮的灰尘，使面部受到刺激引起的此外，由于老年人的皮肤比年轻人相对干燥，加上心血管系统老化、抗干扰能力减弱等因素，更容易受。