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視頻標(biāo)簽:靜電現(xiàn)象的應(yīng)用
所屬欄目:高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題:高中物理選修3-1第一章第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》陜西省 - 西安
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高中物理選修3-1第一章第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》陜西省 - 西安
《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計
一、課題:
人民教育出版社高中物理選修3-1第一章第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》
二、教材分析:
處于人民教育出版社高中物理選修3-1第一章《靜電場》第七節(jié),本章前六節(jié)主要從力學(xué)和功能關(guān)系方面研究靜電場,為章內(nèi)后三節(jié)內(nèi)容的教學(xué)與學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)知識和構(gòu)建了思維模型。根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求:了解靜電現(xiàn)象及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用,能用原子結(jié)構(gòu)和電荷守恒的知識分析靜電現(xiàn)象。作為靜電場中特有的靜電感應(yīng)現(xiàn)象,本節(jié)是對該現(xiàn)象的深入研究,并由此引出其在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用價值!鹅o電現(xiàn)象的應(yīng)用》這節(jié)內(nèi)容是本章的難點,內(nèi)容抽象且深奧,現(xiàn)實生產(chǎn)生活中應(yīng)用范圍較廣,實例較有趣味性和實用性。本章作為高中電磁學(xué)的基礎(chǔ),本節(jié)則體現(xiàn)著該章基礎(chǔ)內(nèi)容的實例應(yīng)用,凸顯出了分析動力學(xué)知識和電學(xué)知識相結(jié)合的分析問題的一般過程思路和方法。其中有關(guān)導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)的內(nèi)容處理應(yīng)基于學(xué)生已有的靜電場基礎(chǔ)知識,并結(jié)合學(xué)生的動力學(xué)基礎(chǔ)從而展開電場中動態(tài)問題的分析教學(xué),內(nèi)容看似抽象復(fù)雜,實則意義非凡,為展開電磁學(xué)的教學(xué)提供了一般的引領(lǐng)示范作用。
從生活角度走進(jìn)物理進(jìn)行本節(jié)課《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》的研究學(xué)習(xí),學(xué)生體驗了物理中所提及的靜電感應(yīng)現(xiàn)象就在身邊且生產(chǎn)生活中涉及面廣,現(xiàn)實生活中的實例更能說服學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律和構(gòu)建分析物理問題的思維模式,讓學(xué)生認(rèn)識到生活現(xiàn)象就是物理研究的
【教學(xué)設(shè)計
·高中物理】
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大寶庫,物理來自于生活,更應(yīng)用于生活。 三、學(xué)情分析:
處于高二年級的學(xué)生,其具有一定的物理學(xué)科素養(yǎng)和知識儲備。學(xué)生在高中必修一和必修二中已掌握了動力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容和具有了一定的分析簡單動態(tài)平衡問題的能力,利用靜電場的基礎(chǔ)知識并結(jié)合已有的物理知識體系,對于學(xué)生而言理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象比較容易,然而導(dǎo)體的靜電平衡狀的理解相對較為抽象且復(fù)雜,需要教師在教學(xué)內(nèi)容方面的必要引導(dǎo)和幫助學(xué)生釋放學(xué)科的思想“包袱”,鼓勵學(xué)生大膽的提高自身的分析能力,從而使其樹立學(xué)科信心。靜電現(xiàn)象在現(xiàn)實生產(chǎn)生活中的應(yīng)用,比如靜電平衡、尖端放電、靜電分離、靜電除塵等內(nèi)容,教學(xué)基于學(xué)生對導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)的理解,考察學(xué)生的分析能力,在教師的適當(dāng)引導(dǎo)下,實例應(yīng)用對于學(xué)生而言比較容易接受,在實驗活動中利于學(xué)生理解物理規(guī)律、構(gòu)建物理思維,無形之中提高其綜合分析能力。 四、教學(xué)目標(biāo):
(一)知識與技能:
1、知道靜電感應(yīng)現(xiàn)象,理解靜電平衡狀態(tài);
2、掌握靜電平衡狀態(tài)條件及導(dǎo)體特點(內(nèi)部場強(qiáng)處處為零;導(dǎo)體是等勢體,表面是等勢面,原電場方向與導(dǎo)體表面相垂直;凈電荷分布在的導(dǎo)體外表面且尖端較密集);
3、理解靜電屏蔽和知道其相關(guān)應(yīng)用,理解尖端放電和知道其相關(guān)應(yīng)用;
4、知道靜電分離和靜電除塵的相關(guān)應(yīng)用。 (二)過程與方法:
1、通過分析靜電感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,讓學(xué)生理解靜電平衡狀
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態(tài);
2、通過生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)物理問題,從而展開科學(xué)猜想、理論推導(dǎo)、實驗驗證的過程,幫助學(xué)生構(gòu)建研究物理問題的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價值觀:
1、在探究活動中,能根據(jù)已有知識,運(yùn)用邏輯推理,對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行合理的解釋;
2、通過靜電現(xiàn)象實例分析,體悟物理學(xué)給人類帶來的便利,從中體會利用靜電知識所帶來的益處(如靜電屏蔽、靜電分離和靜電除塵等)和避免災(zāi)害的方法(如在加油站中的注意事項、防雷電的常識等),感受物理來自于生活而又應(yīng)用于生活,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
五、課型:新授課 六、課時:第一課時 七、教學(xué)重點
1、掌握靜電平衡狀態(tài),理解導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的特征; 2、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用。 八、教學(xué)難點
理解靜電平衡條件E內(nèi)=0的理解及靜電感應(yīng)現(xiàn)象的解釋。 九、教具或?qū)W具:
用多媒體軟件制作課件(Focusky軟件)、自制教具一(簡易煤氣灶演示器)、自制學(xué)具(簡易靜電分離盒)、自制教具三(煙囪中的簡易靜電除塵器)、輝光球、日光燈管、高壓感應(yīng)圈、鋁紙球與黃豆混合物、易拉罐、一次性塑料飯盒、鋁板、感應(yīng)起電機(jī)、金屬網(wǎng)罩、驗電器、玻璃棒、絲綢、鐵架臺、酒精、棉花、圖釘、試管夾、燒杯、火柴、剪刀、導(dǎo)線、接線板等。
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自制教具二:煙囪中的簡易靜電除塵器
十、教學(xué)方法:
講解《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》這節(jié)內(nèi)容時,主要采用演示法、啟發(fā)式法、實驗法、分組討論法和練習(xí)探究等方法,學(xué)生依靠教師的引導(dǎo)和演示實驗、圖片展示、視頻欣賞、理論解析、合作分組實驗探究和直觀教具,結(jié)合師生互動、生生互動和人機(jī)互動逐步達(dá)到學(xué)生掌握知識、發(fā)展其能力的三維教學(xué)目標(biāo)的要求。
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【教學(xué)流程圖】
開始
導(dǎo)入新課
課件
演示實驗四
“輝光球點亮日光燈” 演示實驗一
“附有靜電貼的紙質(zhì)標(biāo)題”
參與思考
靜電平衡狀態(tài)定義、條件和特點
課件
演示實驗二
剪開防靜電服角料
參與討論、思考、總結(jié)和記錄
演示實驗三(2個) “玻璃棒、金屬網(wǎng)罩與驗電器”
演示實驗五
罩有金屬網(wǎng)罩
參與思考
演示實驗六
罩有金屬網(wǎng)罩且接地的輝光球未點亮燈
靜電屏蔽: 1、外屏蔽
課件
參與思考總結(jié), 靜電屏蔽:2、全屏蔽
課件
學(xué)生判斷
視頻一 靜電引起加油站
的火災(zāi)
課 件 尖端放電 演示實驗七
課件 實驗八(自制教具):簡易煤氣灶演示器
課件
避雷針與防雷
電常識等應(yīng)用課件
分組實驗: 分離鋁紙球與黃豆
課件
參與總結(jié): 靜電分離
靜電除塵
演示實驗九(自制教具)
教師補(bǔ)充
課下研討
教師補(bǔ)充
結(jié)束
學(xué)生揭秘
參與思考總結(jié), 靜相關(guān)應(yīng)用與加油站課件
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十一、教學(xué)過程:
教學(xué)環(huán)節(jié)與時間分配
教師主導(dǎo) 學(xué)生主體
設(shè)計 意圖
一、從有趣的情境入
手(約5分鐘)
由發(fā)生在自助加油機(jī)前的一幕情境引入新課:
【視頻一】自助加油過程中因靜電
而釀成的火災(zāi)
【教師引導(dǎo)】咱們自己加油怎么就存在這么大的隱患,到底是什么惹的禍?
【教師引導(dǎo)】看來靜電不好惹,日常生活中又該如何防止靜電與利用靜電
呢?今天我們就一同探究《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》。
【演示實驗一】教師利用濕抹布擦了一下黑板,直接將本節(jié)的紙質(zhì)標(biāo)題貼在了黑板上。
1、火災(zāi)一幕引發(fā)
學(xué)生的思考,結(jié)合生活經(jīng)驗比較容
易聯(lián)想到“靜電”。 2、標(biāo)題呈現(xiàn)
方式一反常態(tài),濕抹布擦了一下黑板就直接將紙質(zhì)標(biāo)題貼在了黑板
上,新穎的方式更能引起學(xué)生的好
奇與學(xué)習(xí)的欲望。 1、結(jié)合發(fā)
生在自助加油機(jī)的
一幕,讓
學(xué)生意識
到靜電現(xiàn)象是常見的,也比較容易帶
來隱患,激發(fā)學(xué)生
學(xué)習(xí)興
趣,為本節(jié)課奠定良好的教學(xué)氛圍。
一、靜電平衡狀態(tài)
【引導(dǎo)式提問】加油站內(nèi)為什么靜
電不去找工作人員,而偏偏喜歡找我們,讓我們更容易引火上身呢?這可能與什么有關(guān)呢?
【教師引導(dǎo)】他們的衣服與我們的衣服有什么不同?(引發(fā)學(xué)生思考的時候教師拿出防靜電服的一塊角料,令學(xué)生見實物才能更好的理解其中的原理,
1、學(xué)生猜測:可
能的加油步驟的嫻熟程度、加油的技巧差異、衣服等。
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二、靜電屏蔽
根據(jù)以上內(nèi)容我們來看一個現(xiàn)象。 【演示實驗三】(1)用絲綢摩擦玻璃棒,讓玻璃棒同時靠近兩個驗電器,要求學(xué)生觀察現(xiàn)象;(2)把其中的一個驗電器用金屬網(wǎng)罩罩起來,重復(fù)以上步驟,要求學(xué)生觀察現(xiàn)象。
【教師引導(dǎo)】這說明什么?金屬網(wǎng)罩隔絕了電場對驗電器的作用,似乎驗電器被“保護(hù)”了起來,我們把這樣的作用稱為靜電屏蔽。
【教師引導(dǎo)】其實這就好比給金屬網(wǎng)罩穿了一件防靜電服,加油站的工作人員穿的就是它?而金屬網(wǎng)罩保護(hù)了網(wǎng)罩內(nèi)的事物不受外部電場的影響,我們稱其為外屏蔽,引出外屏蔽。
【教師引導(dǎo)】如果加油站只有這一件防靜電服,站內(nèi)又有5名工作人員,
出到提出與靜電
平衡狀態(tài)的特點:(1)內(nèi)部場強(qiáng)處
處為零;(2)導(dǎo)體是等勢體,表面是等勢面,原電場方向與導(dǎo)體表面相
垂直;(3)凈電荷分布在的導(dǎo)體外表面且尖端較密集。
8、學(xué)生描述:(1)金屬箔張開,這為靜電感應(yīng)現(xiàn)象;(2)被金屬網(wǎng)罩罩起來的驗電器
金屬箔沒有張開,而未被罩起來的驗電器金屬箔張開。
9、學(xué)生表示贊同,
3、學(xué)生總
結(jié),利于其掌握相關(guān)學(xué)習(xí)方法。
4、用實際
的演示實驗,更利于學(xué)生觀察現(xiàn)象,
得出一般規(guī)律。 5、引發(fā)學(xué)生思考,提出用金屬網(wǎng)罩罩住場源電荷,符合
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又該如何解決呢?學(xué)生思考想到了場源,便提出:“用金屬網(wǎng)罩罩住場源電荷。”
【教學(xué)過渡語句】這里給大家介紹一種驗證的方法。
【演示實驗四】輝光球點亮日光燈(關(guān)閉教室電燈操作)
教師演示輝光球正常發(fā)光的時候,提醒學(xué)生注意觀察日光燈在靠近輝光球時的現(xiàn)象,黑暗的環(huán)境中口述并操作手指所觸及的日光燈的位置的不同導(dǎo)致燈亮的長度的差別。
演示結(jié)束,打開教室電燈。 趁著學(xué)生好奇和疑惑的眼光,順勢講解輝光球原理,便于學(xué)生之后的驗證實驗的設(shè)計。
教師講解輝光球原理:工作時,球中央有一高電壓電極(類似于點電荷),
拓展了學(xué)生的知識面。
10、提出日光燈不與電源相連也能
被點亮,產(chǎn)生認(rèn)知沖突,激發(fā)學(xué)生的好奇心并引起學(xué)生的注意力。
11、利用輝光球點亮日光燈,不符合學(xué)生原有的認(rèn)知,易于造成學(xué)生強(qiáng)烈且深刻的常識
沖突,引發(fā)學(xué)生的思考,再結(jié)合已有的靜電場知識,學(xué)生猜想現(xiàn)象可能
與靜電感應(yīng)有關(guān)。
正常思維認(rèn)知。
6、闡明輝光球點亮
日光燈的原理,便于引出驗證性實驗。
7、由驗證試驗得出結(jié)論更利于學(xué)生理解接受所
學(xué)內(nèi)容,眼見為實。
8、通過驗證性實驗和改進(jìn)措施,更利于學(xué)生牢記“全屏蔽”的特
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電場呈輻射狀。球內(nèi)充有稀有氣體(如
氬氣等)。高電壓電場便會電離稀有氣體而使得球內(nèi)光芒四射,呈現(xiàn)出輻射狀輝
光。球內(nèi)向外輻射出的電場作用于日光燈中的氬氣汞蒸氣等,使其相互激發(fā)產(chǎn)生紫外線,紫外線作用于燈管壁上的熒光物質(zhì)而使燈管點亮。
【教師引導(dǎo)】現(xiàn)如今驗證場源電荷被金屬網(wǎng)罩罩住后是否會對網(wǎng)罩外的事物產(chǎn)生作用,我們就可以通過用金屬網(wǎng)罩罩住輝光球,用日光燈是否能被點亮進(jìn)行驗證。
【演示實驗五】金屬網(wǎng)罩罩住輝光球,日光燈靠近輝光球(教師提醒學(xué)生觀察燈管是否被點亮)。
【現(xiàn)象】燈管被點亮。
【教師提問】沒有成功屏蔽場源電
荷,(1)這是為什么?(2)我們又該怎么做?(邀請學(xué)生完成接地操作。)
12、(1)學(xué)生觀察到黑板上的圖(點電荷被金屬網(wǎng)罩罩住,前文有所提及)思考后說出原因:在金屬網(wǎng)罩外表面會感應(yīng)出電荷,金屬網(wǎng)罩外仍然有電場,因此仍
能作用于日光燈。 (2)學(xué)生提出:
可以將金屬網(wǎng)罩接地。
點及注意事項。 9、加強(qiáng)情感態(tài)度價值觀滲透,物理來自于生活,也運(yùn)用于生活。 10、由親眼所見的現(xiàn)象得出規(guī)律,更利于學(xué)生培養(yǎng)良好的分析問題的能力。
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尖端相對產(chǎn)生電火花的原因是什么?
【教師總結(jié)】提出尖端放電的概念。 【教師提問】家中是否有類似高壓
感應(yīng)圈的裝置,利用了尖端放電原理? 學(xué)生說到:煤氣灶、打火機(jī)等。 教師提出親自制作了一個簡易的煤氣灶。
【演示實驗八】利用自制教具一:簡易煤氣灶演示器,進(jìn)行沾有酒精的棉花的點燃。
學(xué)生描述原理:尖端放電,引起酒精燃燒,酒精放熱,引起棉花同酒精一塊燃燒。
【精心環(huán)節(jié)】邀請學(xué)生使用煤氣灶。 【現(xiàn)象】棉花未被點燃
學(xué)生猜測:可能是棉花沾的酒精量不夠。
【學(xué)生操作】給棉花又多加酒精,重復(fù)操作。
【現(xiàn)象】棉花未被點燃
場內(nèi)本身有少量
的帶電的空氣離子,在強(qiáng)電場作用下發(fā)生劇烈運(yùn)動
而撞散空氣分子,使空氣電離,空氣中就有了大量的
空氣離子,離子帶電就分別奔向尖端兩極,發(fā)生中和,尖端就放電了。
15、反復(fù)的實驗操作,不斷引發(fā)學(xué)生思維沖突,學(xué)生注意力更積集中。
證的。
13、“棉里藏針”,從而很好地引出避雷針這一應(yīng)用。
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學(xué)生疑惑,有些學(xué)生可能猜測老師在實驗過程中動了手腳,要求查看,學(xué)生發(fā)現(xiàn):“棉里藏針”——棉花里面藏有一圖釘。
【學(xué)生操作】去除棉花中的圖釘,重復(fù)操作。
【現(xiàn)象】棉花被點燃
【教師提問】為什么“棉里藏針”就能有效地保護(hù)棉花呢?
【教師引導(dǎo)】看來圖釘可以保護(hù)棉花,日常生活中是否有如此的應(yīng)用?
【教師引導(dǎo)】列舉生活中運(yùn)用了尖端放電原理的事物:避雷針、打火機(jī)、煤氣灶等。
【教師引導(dǎo)】在雷雨交加的天氣,建筑物可以有避雷針保護(hù),但作為個體的我們又應(yīng)該如何防雷電呢?
【視頻二】雷雨交加的天氣,在樹下避雨時接通電話,釀成悲劇。
【教師總結(jié)】防雷小常識。 四、靜電分離
【教師引導(dǎo)】以上利用靜電知識能使我們免遭災(zāi)害,除此外靜電現(xiàn)象還有哪些具體應(yīng)用呢?
【課題引出】這兒有一個難題,如何分離鋁紙球和黃豆。
【學(xué)生分組實驗】將鋁紙球從黃豆中分離出來。
【實驗器材】自制學(xué)具——簡易靜
16、學(xué)生回答:尖端放電現(xiàn)象。
17、學(xué)生反應(yīng)到:避雷針。
14、學(xué)生親自動手感受靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,對本節(jié)內(nèi)容的知識的理解也會變得更加透
徹和深刻。
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電分離盒、易拉罐鐵盒、雙面膠、感應(yīng)起電機(jī)、導(dǎo)線、黃豆和鋁箔紙球混合物等。
【教師引導(dǎo)】(1)如何設(shè)計?(2)能否直接將盛有混合物的的鐵盒直接放進(jìn)“靜電分離盒”中?為什么?
實驗結(jié)束后,部分學(xué)生總結(jié)實驗并展示成果。 五、靜電除塵
【教師總結(jié)】靜電除了能分離這樣的混合物,其實在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中還會涉及礦物分離、選種等。除了靜電分離的應(yīng)用外,還有什么應(yīng)用呢?請同學(xué)們觀察這個煙囪,近些年煙囪冒濃煙的情況越來越少,這與其中的一個裝置起到的作用分不開——靜電除塵裝置。
【演示實驗九】演示靜電除塵。
18、學(xué)生回答:(1)將“靜電分離盒”中的上下極板連接在感應(yīng)起電機(jī)上,將混合物倒入“分離盒”內(nèi),“分離盒”盒蓋用白紙包起來且將面向
盒內(nèi)的一面粘上雙面膠,進(jìn)行實驗。(2)不能?赡芤痨o電屏蔽。
19、學(xué)生觀察靜電除塵實驗,親眼見證了除塵的效果,更有利于學(xué)生接受靜電現(xiàn)象的應(yīng)用。 【探究活動】課下分組研討:靜電除塵原理及煙霧粉塵如何運(yùn)動。 【總結(jié)】本節(jié)課圍繞靜電現(xiàn)象以及靜電平衡狀態(tài)展開,具體提及了四個方面的應(yīng)用,但都是涉及了帶電體在電場中的運(yùn)動。
【教師引導(dǎo)】防靜電服可以幫助加
油工作人員免受靜電煩惱,對于普通人在加油過程要注意什么?提出:觸摸靜電釋放器;嚴(yán)禁在加油槍半徑6.5米的“禁區(qū)”內(nèi)禁止接打手機(jī)、發(fā)短信、上
網(wǎng),不得使用閃光燈照相;嚴(yán)禁穿、脫、拍打化纖服裝,以免產(chǎn)生靜電等。 【游戲】加油站中的標(biāo)識識別。 學(xué)生搶答,獲勝者教師獎勵。 【獎勵內(nèi)容】允許該名學(xué)生揭掉本節(jié)課的標(biāo)題。
【學(xué)生揭秘】標(biāo)題后面用了靜電貼。 【教師總結(jié)】生活中有許多的靜電現(xiàn)象,有些給我們帶來便捷,有些給我們帶來麻煩,希望同學(xué)們可下用好靜電,防好靜電。
視頻來源:優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jixiangsibao.com
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