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靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)教案
在教學(xué)工作者實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，很有必要精心設(shè)計(jì)一份教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的過(guò)程，它遵循學(xué)習(xí)效果最優(yōu)的原則嗎，是課件開(kāi)發(fā)質(zhì)量高低的關(guān)鍵所在。那要怎么寫(xiě)好教學(xué)設(shè)計(jì)呢？下面是小編為大家整理的靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)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(dǎo)體為命題點(diǎn)的考題時(shí)現(xiàn)于高考卷面，充分表明當(dāng)今高考已無(wú)熱點(diǎn)，然而該類(lèi)命題以其背景的抽象性、知識(shí)的綜合性，始終是考生應(yīng)考的難點(diǎn)。
高考對(duì)靜電平衡內(nèi)容的命題考查主要集中于對(duì)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡的動(dòng)態(tài)過(guò)程的分析以及對(duì)靜電平衡導(dǎo)體特點(diǎn)的把握與運(yùn)用、命題綜合性強(qiáng)，背景抽象，常以填空與選擇題型呈現(xiàn)于卷面，能考查學(xué)生的抽象思維能力及嚴(yán)密的邏輯推理能力，有較高的區(qū)分度、預(yù)計(jì)在“3+X“的理綜測(cè)試中仍有可能再現(xiàn)。
一、靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)
孤立的帶電導(dǎo)體和處于感應(yīng)電場(chǎng)中的感應(yīng)導(dǎo)體，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，具有以下特點(diǎn)：
1、導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，E內(nèi)=0、沒(méi)有電場(chǎng)線。
2、整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面,但導(dǎo)體表面的場(chǎng)強(qiáng)并不一定相同。
3、導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直，表面場(chǎng)強(qiáng)不一定為零。
4、對(duì)孤立導(dǎo)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(dǎo)線連接不同靜電平衡導(dǎo)體或同一導(dǎo)體不同部位時(shí)，判斷電流方向的方法
1、判斷有無(wú)電流要看導(dǎo)線兩連接點(diǎn)有無(wú)電勢(shì)差，判斷電流流向要看兩點(diǎn)電勢(shì)高低（電流總是由高電勢(shì)點(diǎn)流向低電勢(shì)點(diǎn)）。
2、一般思路：首先要明確哪個(gè)導(dǎo)體是場(chǎng)源電荷，哪個(gè)導(dǎo)體是電場(chǎng)中的導(dǎo)體、其次，判明兩不同導(dǎo)體或同一導(dǎo)體不同部位的兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低，最后確定有無(wú)電流產(chǎn)生及電流的流向。
圖11-4
�。劾�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(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶電的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng)），從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運(yùn)動(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中
A、小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B、小球做先減速，后加速運(yùn)動(dòng)
C、小球的電勢(shì)能保持不變
D、電場(chǎng)力對(duì)小球所做的功為零
命題意圖：考查對(duì)靜電平衡導(dǎo)體特點(diǎn)的理解與應(yīng)用能力、B級(jí)要求。
錯(cuò)解分析：由于受思維定勢(shì)的影響，誤選B，沒(méi)有充分考慮到導(dǎo)體的放入、由于靜電感應(yīng)而導(dǎo)致空間電場(chǎng)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(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，是一個(gè)等勢(shì)體，其表面處電場(chǎng)線處處與表面垂直，故帶電小球（表面絕緣，電量不變）在導(dǎo)體表面滑動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力不做功，故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以A、C、D選項(xiàng)正確。
圖11-5
�。劾�2］如圖11-5所示，絕緣導(dǎo)體A帶正電，導(dǎo)體不帶電，由于靜電感應(yīng)，使導(dǎo)體B的M端帶上負(fù)電，而N端則帶等量的正電荷。
�。�1）用導(dǎo)線連接M、N，導(dǎo)線中有無(wú)電流流過(guò)？
�。�2）若將M、N分別用導(dǎo)線與大地相連，導(dǎo)線中有無(wú)電流流過(guò)？方向如何？
命題意圖：考查對(duì)靜電平衡特點(diǎn)及電流產(chǎn)生條件的理解能力、B級(jí)要求。
錯(cuò)解分析：對(duì)電流形成的條件理解不深刻，誤認(rèn)為將M、N兩點(diǎn)相連會(huì)進(jìn)行電中和現(xiàn)象，有電流通過(guò)。
解題方法與技巧：A為帶正電的場(chǎng)源電荷，由正電荷即形成的電場(chǎng)的電勢(shì)分布可知：UA＞UB＞U地，其中，B是電場(chǎng)中處于靜電平衡的導(dǎo)體、UM=UN=UB、當(dāng)用導(dǎo)線在不同位置間連接時(shí)，電流定由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，而在電勢(shì)相等的兩點(diǎn)間連接時(shí)，則導(dǎo)線中無(wú)電流通過(guò)、所以：
（1）因?yàn)閁M=UN，故導(dǎo)線中無(wú)電流、
（2）因?yàn)閁M=UN=UB＞U地，所以無(wú)論用導(dǎo)線將M還是N與大地相連，電流均由導(dǎo)體B流向大地。
難點(diǎn)磁場(chǎng)
圖11-1
1、一金屬球，原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電細(xì)桿MN，如圖11-1所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a,b,c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)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(gè)絕緣導(dǎo)體M、N，由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖11-2的電荷分布，當(dāng)用導(dǎo)線將a、b兩點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)時(shí)，導(dǎo)線中是否有電流流過(guò)，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(diǎn)，則以下說(shuō)法正確的是：
A、由于靜電感應(yīng)，球殼上C、D兩點(diǎn)電勢(shì)差為
B、由于靜電感應(yīng)，球殼中心O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)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(fù)電
4、如圖11-6中，實(shí)心金屬球A半徑為R，帶電量為Q，點(diǎn)電荷B帶電量為q、B與A球間的距離為r。
當(dāng)B不存在而只有A存在且達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，電荷Q在球心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于________、當(dāng)點(diǎn)電荷B也同時(shí)存在并達(dá)到靜電平衡時(shí)，球心O處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于________，金屬球上的電荷在球心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小等于________。
5、如圖11-7所示，A、B為兩個(gè)大小不等的導(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)體A的內(nèi)壁與一外殼接地的靜電計(jì)相連，又將另一個(gè)帶正電的導(dǎo)體B向A移動(dòng)，最后B與A接觸，此過(guò)程中靜電計(jì)指針將會(huì)：
A、B與A未接觸時(shí)指針不張開(kāi)，接觸時(shí)變大
B、指針一直不張開(kāi)
C、B與A未接觸時(shí)指針不張開(kāi)，接觸時(shí)變小
D、B與A靠近時(shí)指針張開(kāi)，接觸時(shí)張角最大
7、如圖11-9所示，兩個(gè)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(gè)不帶電的金屬球P和R（M、N相距很遠(yuǎn)，互不影響），當(dāng)將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔時(shí)：
A、P、R上均出現(xiàn)感應(yīng)電荷
B、P、R上均沒(méi)有感應(yīng)電荷
C、P上有感應(yīng)電荷，而R上沒(méi)有感應(yīng)電荷
圖11-8
D、P上沒(méi)有感應(yīng)電荷，而R上有感應(yīng)電荷
圖11-9
8、如圖11-10所示，一個(gè)帶正電的絕緣金屬球殼A，頂部開(kāi)一小孔，有兩只帶正電的金屬球B、C，用金屬導(dǎo)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(fù)電）
D、讓C球接地后，A球殼空腔內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為零
圖11-10
圖11-11
9、如圖11-11所示，一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EA，在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EB，當(dāng)A、B同時(shí)存在時(shí)，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小應(yīng)為：
A、EB
B、EA+EB
C、｜EA-EB｜
D、以上說(shuō)法都不對(duì)
參考答案：
1、C
2、有電流通過(guò)，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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