1、第1章 静电场 1.4 电场中的导体 新课标高中物理选修31 1知识与技能 (1)知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态；(2)理解静电平衡时，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体 的外表面上；(3)知道静电屏蔽及其应用 (4)知道电场强度叠加原理 2过程与方法 (1)培养学生的观察能力、逻辑推理的能力、分析问题的能力；(2)掌握分析和综合等思维方法 3情感、态度与价值观 (1)使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义；(2)渗透具体问题具体分析的思想 三维目标 一、场强叠加原理 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。P
2、1Q2QE1EP点的电场强度，等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。2E如果场源电荷不只是一个点电荷，那么电场强度又是多少呢？场强的叠加 例1.AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电量分别为q和q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图所示要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷()A应放在A点，Q2q B应放在B点，Q2qC应放在C点，QqD应放在D点，QqE1E2E0+Q先将q、q在O点产生的场强合成因为q、q与O点构成等边三角形，可求出合场强E0方向水平向右，大小E0E1E2，如图所示
3、要使O点合场强为零，放入的电荷Q在O点产生的场强必与E0等大反向+Q1.两个固定的异号点电荷，电量给定但大小不等，用E1和E2分别表示两个点电荷产生的电场强度的大小，则在通过两点电荷的直线上，E1=E2的点()A.有三个，其中两处合场强为零B.有三个，其中一处合场强为零C.只有两个，其中一处合场强为零D.只有一个，该处合场强不为零C2、如图所示，真空中，相距为 r 的两个点电荷 A、B 所带电荷量分别为Q 和Q，求：(1)两点电荷连线的中点 O 处的场强(2)在两电荷连线的中垂线上距 A、B 两点都为r 的 O点处的场强 解析：(1)A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度方向相同，都是由 A
4、 指向B.A、B 两点电荷在 O 点产生的电场强度 EAEB kQr224kQr2，故 O 点的合场强为 EO2EA8kQr2，方向由 A指向 B.(2)如图所示，A、B 两点电荷在 O点产生的电场强度的大小 EAEBkQr2，由矢量图所形成的等边三角形可知，O点的合电场强度 EOEAEBkQr2，方向向右且与线段 AB的中垂线垂直2、如图所示，真空中，相距为 r 的两个点电荷 A、B 所带电荷量分别为Q 和Q，求：(1)两点电荷连线的中点 O 处的场强(2)在两电荷连线的中垂线上距 A、B 两点都为r 的 O点处的场强 探究问题：（1）金属导体的微观结构如何？-E如果将金属导体放入电场中（3
5、）自由电子会在什么地方积聚？（2）自由电子怎样移动？二、静电平衡与静电屏蔽 探究问题：（1）金属导体的微观结构如何？-+EEE合=E-E如果将金属导体放入电场中（2）自由电子怎样移动？（4）电子的积聚会出现怎样的结果？（3）自由电子会在什么地方积聚？探究问题：（1）金属导体的微观结构如何？如果将金属导体放入电场中（2）自由电子怎样移动？（5）最终会出现怎样的现象？-+EE合=0（4）电子的积聚会出现怎样的结果？（3）自由电子会在什么地方积聚？探究问题：（1）金属导体的微观结构如何？如果将金属导体放入电场中（2）自由电子怎样移动？（5）最终会出现怎样的现象？-+EE合=0（4）电子的积聚会出现怎
6、样的结果？（3）自由电子会在什么地方积聚？静电平衡的特点 1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。（一）、静电平衡（二）、导体上的电荷分布：法拉第圆筒实验 结论:静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。自主探究 阅读课本有关静电屏蔽的内容，回答以下问题：1.什么叫做静电屏蔽？2.静电屏蔽一
7、定要用密封的金属容器吗？举例说明。3.举出一些静电屏蔽的事例。四、静电屏蔽现象 四、静电屏蔽现象 静电屏蔽的应用 静电屏蔽的应用 例2、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如右图所示，于是有()AA向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向BA的位置不变，B向右偏离竖直方向CA向左偏离竖直方向，B的位置不变DA和B的位置都不变例2、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如右图所示，于是有()AA向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向BA的位置
8、不变，B向右偏离竖直方向CA向左偏离竖直方向，B的位置不变DA和B的位置都不变带正电的小球A放在不带电的空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在电场力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处场强为零，故A球不受电场力，位置不变B1.导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是()A.导体内部场强是0，所以电势也是0B.电荷只分布在导体的表面，曲率半径小的地方场强大，所以电势高C.电荷只分布在导体的表面，电场线一定和外表面处处垂直D.以上说法均不正确C2、下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上
9、的小纸屑(图中S)不会被吸引的有()A、C两项中P在N的外部N近P端带正电荷，远P端带负电荷N内部被屏蔽，外部有电场A、正确C错误静电 感应 2、下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的有()B、D两项P在N的内部N内表面带正电荷，外表面带负电荷外部有电场外表面无电荷，外部被屏蔽B错误D正确AD3、如右图所示为空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A放入腔内，静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势的关系是()AEaEbEc，abcBEaEbEc，abcCEaEbEc，abcDEaEcEb，abcD4、如右图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.010 8 C和2.4108 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度设感应电荷在 O 点的场强为 E3，由静电平衡条件知 E3E1E25.4105N/C，方向由 O 指向 A.解析：q1 在 O 点的场强大小为E1k q1d223105 N/C，方向由 O 指向 B；q2 在 O 点的场强大小为E2k q2d222.4105 N/C，方向由 O 指向 B；