靜電平衡狀態(tài)下導體特點與應用教學設計教案

　　在教學工作者實際的教學活動中，很有必要精心設計一份教學設計，教學設計是一個系統(tǒng)設計并實現(xiàn)學習目標的過程，它遵循學習效果最優(yōu)的原則嗎，是課件開發(fā)質(zhì)量高低的關(guān)鍵所在。那要怎么寫好教學設計呢？下面是小編為大家整理的靜電平衡狀態(tài)下導體特點與應用教學設計教案，僅供參考，希望能夠幫助到大家。

　　以靜電平衡狀態(tài)下的導體為命題點的考題時現(xiàn)于高考卷面，充分表明當今高考已無熱點，然而該類命題以其背景的抽象性、知識的綜合性，始終是考生應考的難點。

　　高考對靜電平衡內(nèi)容的命題考查主要集中于對導體達到靜電平衡的動態(tài)過程的分析以及對靜電平衡導體特點的把握與運用、命題綜合性強，背景抽象，常以填空與選擇題型呈現(xiàn)于卷面，能考查學生的抽象思維能力及嚴密的邏輯推理能力，有較高的區(qū)分度、預計在“3+X“的理綜測試中仍有可能再現(xiàn)。

　　一、靜電平衡導體的特點

　　孤立的帶電導體和處于感應電場中的感應導體，當達到靜電平衡時，具有以下特點：

　　1、導體內(nèi)部的場強處處為零，E內(nèi)=0、沒有電場線。

　　2、整個導體是等勢體，導體表面是等勢面,但導體表面的場強并不一定相同。

　　3、導體外部電場線與導體表面垂直，表面場強不一定為零。

　　4、對孤立導體，凈電荷分布在外表面上，并且電荷的分布與表面的曲率有關(guān)，曲率大的地方電荷分布密。

　　二、用導線連接不同靜電平衡導體或同一導體不同部位時，判斷電流方向的方法

　　1、判斷有無電流要看導線兩連接點有無電勢差，判斷電流流向要看兩點電勢高低（電流總是由高電勢點流向低電勢點）。

　　2、一般思路：首先要明確哪個導體是場源電荷，哪個導體是電場中的導體、其次，判明兩不同導體或同一導體不同部位的兩點間電勢的高低，最后確定有無電流產(chǎn)生及電流的流向。

　　圖11-4

　　［例1］如圖11-4所示，水平放置的金屬板正上方有一固定的正點電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球（可視為質(zhì)點且不影響Q的電場），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動過程中

　　A、小球做勻速直線運動

　　B、小球做先減速，后加速運動

　　C、小球的電勢能保持不變

　　D、電場力對小球所做的功為零

　　命題意圖：考查對靜電平衡導體特點的理解與應用能力、B級要求。

　　錯解分析：由于受思維定勢的影響，誤選B，沒有充分考慮到導體的放入、由于靜電感應而導致空間電場的變化因素，思維片面化。

　　解題方法與技巧：水平放置的金屬板處于點電荷Q的電場中而達到靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，其表面處電場線處處與表面垂直，故帶電小球（表面絕緣，電量不變）在導體表面滑動時，電場力不做功，故小球做勻速直線運動，所以A、C、D選項正確。

　　圖11-5

　�。劾�2］如圖11-5所示，絕緣導體A帶正電，導體不帶電，由于靜電感應，使導體B的M端帶上負電，而N端則帶等量的正電荷。

　�。�1）用導線連接M、N，導線中有無電流流過？

　�。�2）若將M、N分別用導線與大地相連，導線中有無電流流過？方向如何？

　　命題意圖：考查對靜電平衡特點及電流產(chǎn)生條件的理解能力、B級要求。

　　錯解分析：對電流形成的條件理解不深刻，誤認為將M、N兩點相連會進行電中和現(xiàn)象，有電流通過。

　　解題方法與技巧：A為帶正電的場源電荷，由正電荷即形成的電場的電勢分布可知：UA＞UB＞U地，其中，B是電場中處于靜電平衡的導體、UM=UN=UB、當用導線在不同位置間連接時，電流定由高電勢流向低電勢，而在電勢相等的兩點間連接時，則導線中無電流通過、所以：

　　（1）因為UM=UN，故導線中無電流、

　�。�2）因為UM=UN=UB＞U地，所以無論用導線將M還是N與大地相連，電流均由導體B流向大地。

　　難點磁場

　　圖11-1

　　1、一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電細桿MN，如圖11-1所示，金屬球上感應電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a,b,c三點的場強大小分別為Ea,Eb,Ec,三者相比

　　A、Ea最大

　　B、Eb最大

　　C、Ec最大

　　D、Ea=Eb=Ec

　　圖11-3

　　2、在正電荷附近有兩個絕緣導體M、N，由于靜電感應發(fā)生了如圖11-2的電荷分布，當用導線將a、b兩點聯(lián)接起來時，導線中是否有電流流過，如果有電流，電流的方向是怎樣的？

　　圖11—2

　　3、如圖11-3所示，面積足夠大的、板間距離為d的兩平行金屬板豎直放置，與直流電壓為U的電源連接，板間放一半徑為R（2R＜d）的絕緣金屬球殼，C、D是球殼水平直徑上的兩點，則以下說法正確的是：

　　A、由于靜電感應，球殼上C、D兩點電勢差為

　　B、由于靜電感應，球殼中心O點場強為零

　　C、用手摸一下球殼，再拿去平行金屬板，球殼帶正電

　　D、用手摸一下球殼，再拿去平行金屬板，球殼帶負電

　　4、如圖11-6中，實心金屬球A半徑為R，帶電量為Q，點電荷B帶電量為q、B與A球間的距離為r。

　　當B不存在而只有A存在且達到靜電平衡狀態(tài)時，電荷Q在球心O處的電場強度等于________、當點電荷B也同時存在并達到靜電平衡時，球心O處的電場強度等于________，金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場強的大小等于________。

　　5、如圖11-7所示，A、B為兩個大小不等的導體球殼（RA＞RB），分別有正電荷q與2q。

　�。�1）球殼B與A接觸一下后，將B放進A球殼內(nèi)與內(nèi)表面接觸，則A的帶電情況是________，B的帶電情況是________。

　�。�2）球殼B與A接觸一下后，將B球殼放進A球殼內(nèi)，使A瞬間接地，再將B與A的內(nèi)表面接觸，則A的帶電情況是________；B球帶電情況是________。

　　圖11-7

　　圖11-6

　　6、如圖11-8所示，將一不帶電的空腔導體A的內(nèi)壁與一外殼接地的靜電計相連，又將另一個帶正電的導體B向A移動，最后B與A接觸，此過程中靜電計指針將會：

　　A、B與A未接觸時指針不張開，接觸時變大

　　B、指針一直不張開

　　C、B與A未接觸時指針不張開，接觸時變小

　　D、B與A靠近時指針張開，接觸時張角最大

　　7、如圖11-9所示，兩個相同的空心金屬球M和N，M帶-Q電荷，N不帶電，旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R（M、N相距很遠，互不影響），當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔時：

　　A、P、R上均出現(xiàn)感應電荷

　　B、P、R上均沒有感應電荷

　　C、P上有感應電荷，而R上沒有感應電荷

　　圖11-8

　　D、P上沒有感應電荷，而R上有感應電荷

　　圖11-9

　　8、如圖11-10所示，一個帶正電的絕緣金屬球殼A，頂部開一小孔，有兩只帶正電的金屬球B、C，用金屬導線連接，讓B球置于球殼A內(nèi)的空腔中，與內(nèi)表面接觸后又提起，C球放置在A球殼外，待靜電平衡后正確的判斷是：

　　A、B、C兩球都不帶電

　　B、B球不帶電，C球帶電（正電）

　　C、讓C球接地后，B球不帶電（帶負電）

　　D、讓C球接地后，A球殼空腔內(nèi)的場強為零

　　圖11-10

　　圖11-11

　　9、如圖11-11所示，一導體球A帶有正電荷，當只有它存在時，它在空間P點產(chǎn)生的電場強度的大小為EA，在A球球心與P點連線上有一帶負電的點電荷B，當只有它存在時，它在空間P點產(chǎn)生的電場強度的大小為EB，當A、B同時存在時，根據(jù)場強疊加原理，P點的場強大小應為：

　　A、EB

　　B、EA+EB

　　C、｜EA-EB｜

　　D、以上說法都不對

　　參考答案：

　　1、C

　　2、有電流通過，方向是a→d

　　3、BD

　　4、0；0；k

　　5、（1）外表面帶電3q；不帶電

　　（2）不帶電；不帶電

　　6、D

　　7、D

　　8、B

　　9、D

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