資源簡(jiǎn)介

1.5《靜電的利用與防護(hù)》課時(shí)教案
學(xué)科 物理 年級(jí)冊(cè)別 高二上冊(cè) 共1課時(shí)
教材 魯科版高中物理必修第一冊(cè) 授課類型 新授課 第1課時(shí)
教材分析
教材分析
本節(jié)內(nèi)容位于魯科版高中物理必修第一冊(cè)第一章第五節(jié)，是靜電現(xiàn)象在生活與科技中應(yīng)用的拓展與深化。教材通過(guò)介紹靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴涂等典型應(yīng)用，以及避雷針、靜電屏蔽等防護(hù)措施，幫助學(xué)生理解靜電現(xiàn)象從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化過(guò)程。內(nèi)容貼近生活實(shí)際，體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的課程理念，強(qiáng)化了物理知識(shí)的實(shí)用性與社會(huì)價(jià)值。
學(xué)情分析
高二學(xué)生已具備電荷、庫(kù)侖定律、電場(chǎng)等基礎(chǔ)知識(shí)，具備一定的抽象思維能力。但對(duì)靜電現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用了解較少，容易將靜電視為“無(wú)用”或“危險(xiǎn)”的單一印象。學(xué)生在生活中接觸過(guò)靜電現(xiàn)象（如脫毛衣時(shí)的火花），但缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。本節(jié)課需通過(guò)真實(shí)情境激發(fā)興趣，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象出發(fā)，理解原理，并能辯證看待靜電的“利”與“害”。教學(xué)中應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)觀察、案例分析與思維引導(dǎo)，突破“靜電屏蔽”等抽象概念的理解障礙。
課時(shí)教學(xué)目標(biāo)
物理觀念
1. 能說(shuō)出靜電在復(fù)印、除塵、噴涂等技術(shù)中的基本原理，理解其如何利用電場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移與控制。
2. 能解釋避雷針、靜電屏蔽等防護(hù)措施的工作機(jī)制，掌握靜電危害的常見(jiàn)來(lái)源與防范策略。
科學(xué)思維
1. 通過(guò)分析靜電應(yīng)用實(shí)例，歸納其共性特征，構(gòu)建“靜電—電場(chǎng)—帶電粒子受力—定向移動(dòng)”的思維模型。
2. 運(yùn)用類比、推理等方法，解釋靜電屏蔽的原理，提升抽象思維與邏輯推理能力。
科學(xué)探究
1. 能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的模擬實(shí)驗(yàn)（如用塑料尺吸引紙屑）驗(yàn)證靜電吸附現(xiàn)象，體驗(yàn)探究過(guò)程。
2. 能通過(guò)查閱資料或小組討論，提出改進(jìn)靜電除塵效率的合理化建議。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
1. 能辯證看待靜電現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)到科技應(yīng)用的雙面性，增強(qiáng)安全用電意識(shí)。
2. 關(guān)注靜電技術(shù)在環(huán)保、工業(yè)生產(chǎn)中的價(jià)值，體會(huì)物理知識(shí)對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn)
1. 靜電復(fù)印、靜電除塵、靜電噴涂的基本原理。
2. 避雷針與靜電屏蔽的作用機(jī)制。
難點(diǎn)
1. 理解靜電屏蔽中“導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零”的微觀解釋。
2. 建立“靜電利用”與“靜電防護(hù)”的統(tǒng)一物理圖景。
教學(xué)方法與準(zhǔn)備
教學(xué)方法
情境探究法、合作探究法、講授法
教具準(zhǔn)備
靜電演示儀、金屬網(wǎng)籠（法拉第籠模型）、投影課件、視頻資料、塑料尺、碎紙屑
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng)
情境導(dǎo)入
【5分鐘】 一、生活現(xiàn)象引發(fā)思考 （一）、展示生活場(chǎng)景，激發(fā)興趣。
教師播放一段短視頻：冬天脫毛衣時(shí)產(chǎn)生電火花；打印機(jī)正在工作；工廠煙囪冒出黑煙，但下方有裝置正在凈化空氣；加油站禁止使用手機(jī)。
提問(wèn)引導(dǎo)：“這些看似無(wú)關(guān)的現(xiàn)象，背后隱藏著同一個(gè)物理原理——靜電。你們知道什么是靜電嗎？它只是讓人‘觸電’的小麻煩，還是蘊(yùn)藏著巨大能量的技術(shù)？”
通過(guò)對(duì)比“靜電危害”與“靜電應(yīng)用”的畫面，制造認(rèn)知沖突，引發(fā)學(xué)生思考靜電的“雙面性”。
（二）、提出核心問(wèn)題，明確學(xué)習(xí)任務(wù)。
教師板書課題《靜電的利用與防護(hù)》，并提出本節(jié)課的核心驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：“我們能否像控制水流一樣，精準(zhǔn)地‘駕馭’靜電，讓它為人類服務(wù)？又該如何防范它帶來(lái)的危險(xiǎn)？”
強(qiáng)調(diào)本節(jié)課將圍繞“如何利用”和“如何防護(hù)”兩大主線展開，形成貫穿始終的學(xué)習(xí)任務(wù)鏈。 1. 觀看視頻，回憶生活中的靜電現(xiàn)象。
2. 思考并回答教師提問(wèn)。
3. 明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
4. 產(chǎn)生探究靜電“利與弊”的興趣。
評(píng)價(jià)任務(wù) 現(xiàn)象識(shí)別：☆☆☆
問(wèn)題提出：☆☆☆
興趣激發(fā)：☆☆☆
設(shè)計(jì)意圖 以真實(shí)生活情境切入，喚醒學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，建立物理與生活的聯(lián)系。通過(guò)正反案例對(duì)比，制造認(rèn)知沖突，激發(fā)探究欲望。提出核心問(wèn)題，為后續(xù)學(xué)習(xí)提供明確方向，形成“問(wèn)題—探究—解決”的思維路徑。
新知探究一：靜電的利用
【15分鐘】 一、靜電復(fù)印：信息時(shí)代的靜電魔術(shù) （一）、播放動(dòng)畫演示，解析工作流程。
教師播放“靜電復(fù)印原理”動(dòng)畫：首先，硒鼓表面均勻帶上正電荷；然后，原稿圖像通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)投射到硒鼓上，光照區(qū)域電荷消失，形成“靜電潛像”；接著，帶負(fù)電的墨粉被吸附到帶正電的區(qū)域；最后，墨粉轉(zhuǎn)移到帶正電的紙張上，加熱定影。
逐幀講解：“這個(gè)過(guò)程就像一場(chǎng)精密的‘電荷舞蹈’。光控制電荷的分布，電荷吸引墨粉，最終形成圖像。這正是靜電‘定向控制’能力的體現(xiàn)。”
強(qiáng)調(diào)關(guān)鍵點(diǎn)：光電導(dǎo)材料的特性、異性相吸、熱定影。
（二）、引導(dǎo)學(xué)生歸納共性，構(gòu)建物理模型。
提問(wèn)：“除了復(fù)印，還有哪些技術(shù)也用到了靜電吸附？”學(xué)生可能回答：靜電除塵、靜電噴涂。
教師順勢(shì)引入下一案例。
二、靜電除塵與噴涂：工業(yè)中的靜電力量 （一）、展示工廠實(shí)景圖，分析除塵原理。
教師展示燃煤電廠靜電除塵器圖片：煙氣通過(guò)高壓電極絲（負(fù)極）和集塵板（正極）之間，電極絲產(chǎn)生電暈放電，使塵埃帶負(fù)電，在電場(chǎng)力作用下被吸附到集塵板上。
講解：“每一秒都有數(shù)百萬(wàn)帶電塵粒在電場(chǎng)中‘精準(zhǔn)著陸’，這就是靜電的力量。它讓我們的天空更藍(lán)。”
補(bǔ)充數(shù)據(jù)：高效靜電除塵器可去除99%以上的粉塵。
（二）、類比遷移，理解靜電噴涂。
教師展示汽車噴漆車間圖片：“在靜電噴涂中，油漆微粒帶負(fù)電，工件接地為正極。油漆在電場(chǎng)力作用下均勻吸附在工件表面，不僅節(jié)省涂料，還能覆蓋復(fù)雜形狀。”
提問(wèn)：“為什么靜電噴涂比傳統(tǒng)噴涂更均勻、更省料？”引導(dǎo)學(xué)生從電場(chǎng)力方向與分布角度思考。
總結(jié)：“無(wú)論是復(fù)印、除塵還是噴涂，本質(zhì)都是利用電場(chǎng)力控制帶電微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移。” 1. 觀看動(dòng)畫，理解靜電復(fù)印流程。
2. 參與討論，列舉其他靜電應(yīng)用。
3. 分析圖片，歸納靜電除塵原理。
4. 類比思考，理解靜電噴涂?jī)?yōu)勢(shì)。
評(píng)價(jià)任務(wù) 原理理解：☆☆☆
案例歸納：☆☆☆
模型構(gòu)建：☆☆☆
設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)動(dòng)畫、圖片等多媒體手段，將抽象原理可視化，降低理解難度。采用“個(gè)例分析—?dú)w納共性—構(gòu)建模型”的教學(xué)路徑，引導(dǎo)學(xué)生從具體現(xiàn)象中提煉物理本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)思維。結(jié)合環(huán)保與工業(yè)案例，體現(xiàn)物理的社會(huì)價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)意義感。
新知探究二：靜電的防護(hù)
【12分鐘】 一、避雷針：引雷入地的智慧 （一）、講述富蘭克林故事，引入避雷針。
教師講述：“18世紀(jì)，富蘭克林在雷雨天放風(fēng)箏，證明了閃電是電。他由此發(fā)明了避雷針——一根高聳的金屬桿，連接導(dǎo)線深入大地。”
提問(wèn)：“為什么雷電會(huì)‘選擇’避雷針而不是建筑物？”
引導(dǎo)學(xué)生思考尖端放電原理：避雷針尖端電荷密度大，易使空氣電離，形成放電通道，將雷電流安全導(dǎo)入大地。
強(qiáng)調(diào)：“這不是‘避’雷，而是‘引’雷，體現(xiàn)了人類化危險(xiǎn)為可控的智慧。”
二、靜電屏蔽：電磁世界的“隱形斗篷” （一）、演示法拉第籠實(shí)驗(yàn)，制造驚奇。
教師將一個(gè)金屬網(wǎng)籠（法拉第籠模型）連接靜電演示儀，讓一名學(xué)生站在籠內(nèi)，開啟高壓。觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生頭發(fā)豎立但無(wú)觸電感。
提問(wèn)：“為什么在高壓環(huán)境中卻安然無(wú)恙？”
引導(dǎo)學(xué)生思考導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)特性。
（二）、微觀解釋屏蔽原理，突破難點(diǎn)。
教師講解：“當(dāng)金屬籠處于外電場(chǎng)中，自由電子迅速移動(dòng)，在表面形成感應(yīng)電荷，產(chǎn)生一個(gè)與外電場(chǎng)相反的電場(chǎng)，二者疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零。”
類比：“就像一群人手拉手圍成圈，外面的風(fēng)被擋在外面，圈內(nèi)依然平靜。”
強(qiáng)調(diào)：“這就是靜電屏蔽——導(dǎo)體對(duì)外電場(chǎng)的天然‘免疫’能力。”
舉例：精密儀器用金屬殼包裹、高壓作業(yè)人員穿屏蔽服。 1. 聽故事，理解避雷針作用。
2. 觀察實(shí)驗(yàn)，提出疑問(wèn)。
3. 參與討論，理解尖端放電。
4. 掌握靜電屏蔽原理及應(yīng)用。
評(píng)價(jià)任務(wù) 現(xiàn)象解釋：☆☆☆
實(shí)驗(yàn)觀察：☆☆☆
原理掌握：☆☆☆
設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)歷史故事增強(qiáng)人文色彩，激發(fā)興趣。實(shí)驗(yàn)演示制造認(rèn)知驚奇，引發(fā)深度思考。采用“現(xiàn)象—問(wèn)題—解釋—應(yīng)用”的探究路徑，幫助學(xué)生突破“靜電屏蔽”這一抽象難點(diǎn)。類比法使微觀機(jī)制形象化，促進(jìn)理解。強(qiáng)調(diào)“引雷”而非“避雷”，體現(xiàn)科學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。
深化拓展
【8分鐘】 一、綜合比較，建立統(tǒng)一圖景 （一）、組織小組討論，對(duì)比分析。
教師提出問(wèn)題：“靜電的‘利用’與‘防護(hù)’看似對(duì)立，它們?cè)谖锢肀举|(zhì)上有什么聯(lián)系？”
引導(dǎo)學(xué)生從“電場(chǎng)力作用”角度思考：利用是主動(dòng)控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)；防護(hù)是阻斷電場(chǎng)影響或引導(dǎo)電荷安全釋放。
總結(jié)：“無(wú)論是利用還是防護(hù)，核心都是對(duì)電場(chǎng)和電荷行為的精準(zhǔn)掌控。這正是電磁學(xué)的魅力所在。”
二、聯(lián)系生活，強(qiáng)化安全意識(shí) （一）、開展“靜電安全我知道”活動(dòng)。
教師提問(wèn)：“生活中還有哪些靜電防護(hù)措施？加油站為何禁用手機(jī)？油罐車為何拖鐵鏈？”
學(xué)生分組討論并匯報(bào)：
- 加油站：靜電火花可能引燃油氣，手機(jī)可能產(chǎn)生電火花。
- 油罐車鐵鏈：導(dǎo)走運(yùn)輸中摩擦產(chǎn)生的靜電，防止放電起火。
- 電子車間：穿防靜電服，防止靜電擊穿芯片。
教師補(bǔ)充：人體靜電可達(dá)上萬(wàn)伏，雖電流小，但對(duì)精密設(shè)備有威脅。
強(qiáng)調(diào)：“科技越發(fā)達(dá)，靜電防護(hù)越重要。安全意識(shí)，從理解原理開始。” 1. 小組討論，比較利用與防護(hù)。
2. 匯報(bào)交流，建立統(tǒng)一認(rèn)知。
3. 聯(lián)系生活，列舉防護(hù)實(shí)例。
4. 增強(qiáng)安全用電意識(shí)。
評(píng)價(jià)任務(wù) 綜合分析：☆☆☆
聯(lián)系實(shí)際：☆☆☆
安全意識(shí)：☆☆☆
設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)對(duì)比分析，幫助學(xué)生將零散知識(shí)整合為系統(tǒng)認(rèn)知，理解“利用”與“防護(hù)”是同一物理原理的兩種應(yīng)用方向，提升綜合思維能力。聯(lián)系生活實(shí)際，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任意識(shí)，體現(xiàn)“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”的核心素養(yǎng)。討論形式促進(jìn)合作學(xué)習(xí)，提升表達(dá)能力。
課堂總結(jié)
【5分鐘】 一、升華式總結(jié)：靜電的哲思 （一）、回顧主線，結(jié)構(gòu)化梳理。
教師引導(dǎo)學(xué)生共同回顧：“今天我們從生活現(xiàn)象出發(fā)，探索了靜電的‘雙面人生’：一面是復(fù)印機(jī)中的信息舞者，是除塵器中的環(huán)保衛(wèi)士，是噴漆槍中的工藝大師；另一面是雷電的狂暴，是芯片的殺手，是加油站的隱患。”
板書關(guān)鍵詞：利用（復(fù)印、除塵、噴涂）— 防護(hù)（避雷針、屏蔽、接地）— 核心：電場(chǎng)與電荷控制。
（二）、情感升華，激勵(lì)展望。
“靜電，這個(gè)看似微小的現(xiàn)象，卻蘊(yùn)含著改變世界的力量。它提醒我們：自然界的力量，無(wú)所謂善惡，關(guān)鍵在于人類如何理解它、駕馭它。正如愛(ài)因斯坦所說(shuō)：‘科學(xué)的不朽榮譽(yù)，在于它通過(guò)對(duì)人類心靈的作用，克服了人們?cè)谧约好媲昂驮谧匀唤缑媲暗牟话踩小！?br/>希望同學(xué)們不僅學(xué)會(huì)靜電的知識(shí)，更學(xué)會(huì)一種思維——用科學(xué)的眼光審視世界，用智慧的力量化險(xiǎn)為夷，讓每一次‘放電’都成為推動(dòng)文明進(jìn)步的火花。” 1. 回顧知識(shí)，形成知識(shí)結(jié)構(gòu)。
2. 理解靜電的雙重性。
3. 感受科學(xué)的人文價(jià)值。
4. 獲得正向激勵(lì)與啟發(fā)。
評(píng)價(jià)任務(wù) 知識(shí)整合：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
價(jià)值認(rèn)同：☆☆☆
設(shè)計(jì)意圖 采用“結(jié)構(gòu)化+升華式”總結(jié)，既梳理知識(shí)脈絡(luò)，又提升思想境界。引用愛(ài)因斯坦名言，增強(qiáng)語(yǔ)言感染力。將靜電學(xué)習(xí)上升到科學(xué)思維與人文精神的層面，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理的熱愛(ài)與責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)情感態(tài)度價(jià)值觀的升華。
作業(yè)設(shè)計(jì)
一、基礎(chǔ)鞏固
1. 靜電復(fù)印過(guò)程中，硒鼓表面未被光照的區(qū)域帶______電，吸引帶______電的墨粉。
2. 靜電除塵器中，塵埃帶電后在______力作用下向集塵板移動(dòng)。
3. 避雷針利用______放電原理，將雷電流引入大地。
4. 法拉第籠能屏蔽外部電場(chǎng)，是因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)部______為零。
二、能力提升
某工廠計(jì)劃安裝靜電噴涂設(shè)備。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答以下問(wèn)題：
（1）說(shuō)明靜電噴涂比傳統(tǒng)噴涂的優(yōu)勢(shì)（至少兩點(diǎn)）。
（2）為防止噴涂過(guò)程中產(chǎn)生靜電火花引發(fā)火災(zāi)，應(yīng)采取哪些防護(hù)措施？（至少兩條）
三、拓展探究
查閱資料，了解“靜電植絨”技術(shù)的原理，并嘗試用示意圖和文字說(shuō)明其工作過(guò)程。
【答案解析】
一、基礎(chǔ)鞏固
1. 正；負(fù)
2. 電場(chǎng)
3. 尖端
4. 電場(chǎng)強(qiáng)度
二、能力提升
（1）優(yōu)勢(shì)：① 涂料利用率高，節(jié)省成本；② 涂層均勻，覆蓋性好，能噴涂復(fù)雜形狀工件。
（2）措施：① 設(shè)備良好接地；② 工作區(qū)域保持濕度；③ 工作人員穿防靜電服；④ 禁止使用易產(chǎn)生火花的工具。
板書設(shè)計(jì)
靜電的利用與防護(hù)
【左側(cè)】利用 → 控制電荷運(yùn)動(dòng)
靜電復(fù)印：光→電→墨→像
靜電除塵：電暈→帶電→吸附
靜電噴涂：帶電→定向→附著
【右側(cè)】防護(hù) → 阻斷或引導(dǎo)電荷
避雷針：尖端放電 → 引雷入地
靜電屏蔽：導(dǎo)體空腔 → 內(nèi)部E=0
接地：釋放電荷 → 安全導(dǎo)走
【底部】核心：電場(chǎng)力控制電荷行為
利與弊 → 源于人類的理解與應(yīng)用
教學(xué)反思
成功之處
1. 以“靜電的雙面性”為主線貫穿全課，情境真實(shí)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，學(xué)生參與度高。
2. 實(shí)驗(yàn)與動(dòng)畫結(jié)合，有效突破“靜電屏蔽”難點(diǎn)，學(xué)生反饋理解深刻。
3. 融入科學(xué)史與生活案例，體現(xiàn)物理的人文價(jià)值與社會(huì)意義，素養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成較好。
不足之處
1. 靜電噴涂的工業(yè)細(xì)節(jié)講解略顯簡(jiǎn)略，部分學(xué)生對(duì)“均勻覆蓋”原理仍有疑惑。
2. 小組討論時(shí)間稍緊，個(gè)別小組未能充分表達(dá)觀點(diǎn)。
3. 可增加學(xué)生動(dòng)手模擬靜電除塵的小實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)探究體驗(yàn)。

展開更多......

收起↑