第八章 C 靜電的利用與防范.doc

資源信息表標(biāo) 題第八章 C 靜電的利用與防范關(guān)鍵詞靜電現(xiàn)象 靜電的利用 靜電的防范描 述本教學(xué)設(shè)計(jì)包括：一、教學(xué)任務(wù)分析二、教學(xué)目標(biāo)三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)四、教學(xué)方法五、教學(xué)資源六、教學(xué)設(shè)計(jì)思路七、教學(xué)流程八、教案示例學(xué) 科高中物理二年級 第一冊 第九章 C節(jié)語 種漢語媒體格式.doc學(xué)習(xí)者學(xué)生資源類型文本類素材課程類型高中基礎(chǔ)型課程作 者嚴(yán)明單 位黃浦區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院地 址上海市漢口路50號E第九章 C 靜電的利用與防范上海市黃浦區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院 嚴(yán)明一、 教學(xué)任務(wù)分析“靜電的利用與防范”是電場這章節(jié)的知識拓展內(nèi)容，教師在講解時(shí)注意激發(fā)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。生活中的靜電現(xiàn)象比較常見，教師可以通過錄像、圖片等方法讓學(xué)生更多的了解靜電現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)對有害靜電提出有效的防止措施；另外針對靜電的利用，重點(diǎn)講解靜電的利用原理。可講解靜電復(fù)印、靜電除塵等。學(xué)習(xí)靜電的利用與防范需要以靜力學(xué)和運(yùn)動學(xué)等知識為基礎(chǔ)。在教學(xué)中，注意培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感，聯(lián)系實(shí)際，關(guān)心社會，讓學(xué)生體驗(yàn)客觀事物的兩面性，樹立趨利避害的價(jià)值觀與關(guān)注科學(xué)發(fā)展對技術(shù)進(jìn)步的巨大作用。二、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（1）知道靜電的利用；知道靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印的簡單原理；（2）知道靜電的防范；知道保持濕度、避雷針、良好接地的基本原理；（3）知道雷電現(xiàn)象及其危害，初步學(xué)會避雷方法；（4）了解靜電知識在生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用。2過程與方法（1）通過對自然現(xiàn)象的回想和觀察，經(jīng)歷多種靜電技術(shù)虛擬應(yīng)用的過程。（2）通過對靜電知識的學(xué)習(xí)，感受運(yùn)用靜電知識能為人類提供便捷。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過對現(xiàn)代技術(shù)的巧妙應(yīng)用，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。（2）關(guān)注科學(xué)發(fā)展對技術(shù)進(jìn)步的巨大作用。（3）體驗(yàn)客觀事物的兩面性，樹立趨利避害的價(jià)值觀。（4）通過雷電傷害事故的介紹，使學(xué)生感悟生命的價(jià)值，增強(qiáng)安全意識。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：靜電利用的簡單實(shí)例和防范靜電的基本方法。難點(diǎn)：靜電復(fù)印原理。四、教學(xué)資源1、器材：小型靜電球；實(shí)物投影儀；電腦2、課件：相關(guān)視頻材料、自制課件五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括靜電的基本概念、靜電的利用實(shí)例、靜電的防范三部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從玩具小型靜電球演示和科技館靜電球視頻入手，在引起學(xué)生的興趣和討論的基礎(chǔ)上，以“靜電”為研究對象，了解靜電的基本概念，知道靜電利用實(shí)例和防范方法。本設(shè)計(jì)要突破的重點(diǎn)是：靜電利用的簡單實(shí)例和防范靜電的基本方法。方法是：通過介紹生活中常用的一些靜電設(shè)備，配合視頻資料解釋靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印的簡單原理，知道靜電在生活、生產(chǎn)中的危害和防范基本方法。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：靜電復(fù)印原理。方法是：通過圖片將復(fù)印過程一步一步的分解開進(jìn)行講解，對顯影、定影等內(nèi)容不做詳細(xì)介紹，只突出硒鼓的作用和靜電潛像的基本原理。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容提高物理教材的現(xiàn)代技術(shù)含量，將物理知識的學(xué)習(xí)與實(shí)際生活和生產(chǎn)的實(shí)踐結(jié)合起來。強(qiáng)調(diào)問題討論、觀察研究、大家談、教師指導(dǎo)等多種角度，強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動參與，培養(yǎng)學(xué)生觀察、比較判斷、語言表達(dá)的能力。提高探究學(xué)習(xí)的興趣，體驗(yàn)客觀事物的兩面性，樹立趨利避害的價(jià)值觀，關(guān)注科學(xué)發(fā)展對技術(shù)進(jìn)步的巨大作用。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。六、教學(xué)流程：1、教學(xué)流程圖活動II大家談靜電的利用實(shí)例活動IIISTS、現(xiàn)代新型防雷情景靜電球設(shè)問1靜電的基本概念活動I自主學(xué)習(xí)靜電防范的基本方法2流程圖說明情景 靜電球，設(shè)問1活動 自主學(xué)習(xí)自學(xué)閱讀書上有關(guān)靜電除塵和靜電植絨的內(nèi)容，小組討論后回答下列問題：（1）根據(jù)課本上的原理圖，講述靜電噴漆的原理。（2）在靜電噴漆的基礎(chǔ)上如何實(shí)現(xiàn)靜電植絨？活動 大家談事先請同學(xué)們分小組回家在網(wǎng)上收集材料：關(guān)于日常生活中的靜電的危害與防范靜電的常用方法。然后上課時(shí)大家交流。活動 STS、現(xiàn)代新型防雷通過STS知識的介紹，鞏固所學(xué)知識，增強(qiáng)安全意識。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)采用情景活動問題歸納應(yīng)用的模式組織教學(xué)，整個(gè)教學(xué)過程可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)： 第一環(huán)節(jié)，通過情景和視頻的演示，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，引入靜電的基本知識。第二環(huán)節(jié)，通過介紹靜電的利用實(shí)例，特別是靜電復(fù)印的原理，加強(qiáng)對靜電的理解。認(rèn)識靜電在日常生活和生產(chǎn)中的實(shí)際，體驗(yàn)客觀事物的兩面性，樹立趨利避害的價(jià)值觀。第三環(huán)節(jié)，通過STS知識的介紹，鞏固所學(xué)知識，感悟生命的價(jià)值，增強(qiáng)安全意識。七、教案示例1情景引入拿出一個(gè)玩具靜電球請學(xué)生上來用手指摸一下，會發(fā)現(xiàn)有如圖所示的效果，學(xué)生紛紛好奇嘗試。然后再播放一段科技館大型靜電球一位長發(fā)女生觸摸后頭發(fā)豎起的視頻。 這種現(xiàn)象是由于什么原因造成的呢？（由學(xué)生回答）本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)靜電的有關(guān)知識。2、導(dǎo)入新課一、靜電的基本概念 1）、什么叫靜電即相對靜止不動的電荷，通常指因不同物體之間相互摩擦而產(chǎn)生的在物體表面所帶的正負(fù)電荷。2）、靜電放電指具有不同靜電電位的物體由于直接接觸或靜電感應(yīng)所引起的物體之間靜電電荷的轉(zhuǎn)移。通常指在靜電場的能量達(dá)到一定程度之后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象。3）、靜電產(chǎn)生的原因：1、微觀原因：根據(jù)原子物理理論，電中性時(shí)物質(zhì)處于電平衡狀態(tài)。由于不同物質(zhì)原子的接觸產(chǎn)生電子的得失，使物質(zhì)失去電平衡，產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。2、宏觀原因：1）、物體間摩擦生熱，激發(fā)電子轉(zhuǎn)移；2）、物體間的接觸和分離產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移；3）、電磁感應(yīng)造成物體表面電荷的不平衡分布；4）、摩擦和電磁感應(yīng)的綜合效應(yīng)。3、常用物品的摩擦起電序列：下表中越靠左側(cè)的物品，越易產(chǎn)生負(fù)電荷；反之，越靠右側(cè)的物品，越易產(chǎn)生正電荷。亦即，在序列中距離越遠(yuǎn)的物品之間相互接觸分離或摩擦，產(chǎn)生的靜電電位就越高。(-)(+)聚乙烯金銀銅硬橡皮棉花紙鋁羊毛尼龍人的頭發(fā)玻璃人手二、靜電的利用1、靜電除塵2、靜電植絨活動：自主學(xué)習(xí) 自學(xué)閱讀書上有關(guān)靜電除塵和靜電植絨的內(nèi)容，小組討論后回答下列問題：（1）根據(jù)課本上的原理圖，講述靜電噴漆的原理。（2）在靜電噴漆的基礎(chǔ)上如何實(shí)現(xiàn)靜電植絨？3、靜電復(fù)印激光打印機(jī)工作原理先播放相關(guān)視頻資料。激光打印機(jī)快速、高效，文本打印效果無出其右，如今，彩色激光打印機(jī)的圖像輸出效果也幾近完美但不象其它打印機(jī)的原理那么容易理解，大多數(shù)人對激光打印機(jī)的工作原理不甚了了，我們就介紹一下黑白激光打印機(jī)的工作原理。當(dāng)計(jì)算機(jī)通過電纜向打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，打印機(jī)首先將接收到的數(shù)據(jù)暫存在緩存中，當(dāng)接收到一段完整的數(shù)據(jù)后，再發(fā)送給打印機(jī)的處理器，處理器將這些數(shù)據(jù)組織成可以驅(qū)動打印引擎動作的類似數(shù)據(jù)表的信號組，對于激光打印機(jī)而言，這個(gè)信號組就是驅(qū)動激光頭工作的一組脈沖信號。激光打印機(jī)的核心技術(shù)就是所謂的電子成像技術(shù)，這種技術(shù)融合了影像學(xué)與電子學(xué)的原理和技術(shù)以生成圖像，核心部件是一個(gè)可以感光的硒鼓。激光發(fā)射器所發(fā)射的激光照射在一個(gè)棱柱形反射鏡上，隨著反射鏡的轉(zhuǎn)動，光線從硒鼓的一端到另一端依次掃過（中途有各種聚焦透鏡，使掃描到硒鼓表面的光點(diǎn)非常小），硒鼓以1/300英寸或1/600英寸的步幅轉(zhuǎn)動，掃描又在接下來的一行進(jìn)行。硒鼓是一只表面涂覆了有機(jī)材料的圓筒，預(yù)先帶有電荷，當(dāng)有光線照射時(shí)，受到照射的部位會發(fā)生電阻的變化計(jì)算機(jī)所發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號控制著激光的發(fā)射，掃描在硒鼓表面的光線不斷變化，有的地方受到照射，電阻變小，電荷消失，也有的地方?jīng)]有光線射到，仍保留有電荷，最終，硒鼓表面就形成了由電荷組成的潛影。 墨粉是一種帶電荷的細(xì)微塑料顆粒，其電荷與硒鼓表面的電荷極性相反，當(dāng)帶有電荷的硒鼓表面經(jīng)過涂墨輥時(shí)，有電荷的部位就吸附了墨粉顆粒，潛影就變成了真正的影像。硒鼓轉(zhuǎn)動的同時(shí)，另一組傳動系統(tǒng)將打印紙送進(jìn)來，經(jīng)過一組電極，打印紙帶上了與硒鼓表面極性相同但強(qiáng)得多的電荷，隨后紙張經(jīng)過帶有墨粉的硒鼓，硒鼓表面的墨粉被吸引到打印紙上，圖像就在紙張表面形成了。此時(shí)，墨粉和打印機(jī)僅僅是靠電荷的引力結(jié)合在一起，在打印紙被送出打印機(jī)之前，經(jīng)過高溫加熱，塑料質(zhì)的墨粉被熔化，在冷卻過程中固著在紙張表面。將墨粉傳給打印紙之后，硒鼓表面繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過一個(gè)清潔器，將剩余的墨粉去掉，以便進(jìn)入下一個(gè)打印循環(huán)。我們以在一張紙上打印字母 A 的過程為例來具體說明上述過程：首先，打印機(jī)接收到計(jì)算機(jī)打印數(shù)據(jù)以后，經(jīng)自己的運(yùn)算芯片運(yùn)算，然后向激光頭發(fā)送一組脈沖信號，例如，左圖中用綠線標(biāo)出的那一行的信號就類似右圖所示（示意圖）： 由脈沖信號操縱，激光束在掃描過硒鼓表面時(shí)有時(shí)發(fā)光，有時(shí)不發(fā)光。硒鼓表面是一層光敏材料，經(jīng)電極作用預(yù)先帶上了正電荷，這種材料在黑暗中有很高的電阻，當(dāng)有光線照射時(shí)，電阻會急劇下降，表面的電荷也就經(jīng)導(dǎo)電的內(nèi)筒傳導(dǎo)掉了，受到激光照射的部位沒有電荷，而沒有受到激光照射的部位仍帶有正電荷， 這樣，硒鼓表面就形成了由正電荷組成的文字潛影： 隨后硒鼓表面經(jīng)過一個(gè)墨粉施加輥，輥?zhàn)由纤鶐У哪垲w粒帶有負(fù)電荷，由于靜電吸引，硒鼓上帶有正電荷的部位就吸附了墨粉，成為黑色(當(dāng)然，墨粉也可以是其它顏色的)：送紙系統(tǒng)將打印紙送進(jìn)來從硒鼓表面經(jīng)過，紙張經(jīng)電極作用帶上了很強(qiáng)的正電荷，這樣，硒鼓上的墨粉就被吸附到紙張上：經(jīng)加熱墨粉在紙張表面固著，打印完成。三、靜電的危害與防范1）、靜電造成的危害：1、高壓靜電放電造成電擊，危及人身安全。2、在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產(chǎn)場所極易引起爆炸和火災(zāi)。3、 電子工業(yè)：吸附灰塵，造成集成電路和半導(dǎo)體元件的污染，大大降低成品率。4、膠片和塑料工業(yè)：使膠片或薄膜收卷不齊；膠片、CD塑盤沾染灰塵，影響品質(zhì)。5、造紙印刷工業(yè)：紙張收卷不齊，套印不準(zhǔn)，吸污嚴(yán)重，甚至紙張黏結(jié)，影響生產(chǎn)。6、紡織工業(yè)：造成絨絲飄動、纏花斷頭、紗線糾結(jié)等危害。靜電的危害有目共睹，現(xiàn)在日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中越來越多的已經(jīng)開始實(shí)施各種程度的防靜電措施和工程。2）、靜電的防范活動：大家談 （事先網(wǎng)上收集的防范靜電的常用方法）結(jié)論：1)保持空氣濕度 2)使用避雷針 3)良好接地 等活動：STS、現(xiàn)代新型防雷技術(shù)通過對現(xiàn)代新型防雷技術(shù)的介紹，鞏固所學(xué)知識，增強(qiáng)安全意識?，F(xiàn)代新型防雷技術(shù)雷擊災(zāi)害是一種自然災(zāi)害，人們通過積極防雷，可減少雷害的發(fā)生。防雷保護(hù)對象主要有：人、建(構(gòu))筑物和設(shè)備。隨著信息時(shí)代的到來，高科技的迅猛發(fā)展，先進(jìn)的測量、保護(hù)、監(jiān)控電信和計(jì)算機(jī)等微電子產(chǎn)品的日益廣泛使用，雷擊災(zāi)害出現(xiàn)了新的情況，即出現(xiàn)頻繁，波擊面擴(kuò)大?，F(xiàn)代防雷要進(jìn)行全方位綜合防雷，才能更有效地減少雷害所帶來的損失。 1現(xiàn)代防雷技術(shù)措施 現(xiàn)代防雷的主要任務(wù)是全方位堵截雷電的任何入口。因此，提出了現(xiàn)代綜合防雷的技術(shù)措施，它包含：接閃、分流、等電位連接、屏蔽、合理布線、接地。 1.1接閃 指通過接閃器，把閃電電流傳導(dǎo)入地，保護(hù)建筑物不受雷擊，它是防直擊雷的主力軍。 1.2分流 分流是把從室外來的導(dǎo)線(包括電力電源線、電話線、信號線或者這類電纜的金屬外套等)都要并聯(lián)一種避雷器至接地，把循導(dǎo)線傳入的過電壓在避雷器處經(jīng)避雷器分流入地。 1.3等電位連接 等電位連接是防雷措施中極為關(guān)鍵的一項(xiàng)。因?yàn)槔纂娏鞯姆逯捣浅４?，其流過之處都立即升至很高的電位(相對大地而言)，因此對于周圍尚處于大地電位的金屬物、設(shè)備或人會產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò)放電，又使后者的電位驟然升高，因而要有較完善的等電位連接。 1.4屏蔽 用金屬網(wǎng)、箔、殼、管等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對象包圍起來，把閃電的脈沖電磁場從空間入侵的通道阻隔起來，且都必須妥善接地。 1.5合理布線 根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)，要求均勻?qū)ΨQ合理地布設(shè)引下線，把雷電波引入大地。 1.6接地 接地實(shí)際上也是泄放雷電流?，F(xiàn)代的建筑物大都利用基礎(chǔ)作接地體，并構(gòu)成周圈式接地帶，雷電流分散入地。至于接地電阻值，近來許多防雷專家都認(rèn)為，接地電阻值的大小并不是很重要的，最重要是要求等電位連接和合理的引下線布設(shè)，以最快地疏導(dǎo)雷電流。 2現(xiàn)代新型綜合防雷 現(xiàn)代的防雷工程技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期，要考慮閃電的各種物理特性和作用而實(shí)行三維空間的綜合防護(hù)措施。以往的防雷主要是強(qiáng)電系統(tǒng)，是一維或是二維空間的防御，而現(xiàn)在的防雷則轉(zhuǎn)向弱電系統(tǒng)，防雷工程技術(shù)面臨著一個(gè)大轉(zhuǎn)折，包括觀念上、方法上的轉(zhuǎn)變。 2.1防直擊雷 在建(構(gòu))筑物頂安裝常規(guī)避雷針、避雷帶仍是防直擊雷的最好方法。要求合理安置布局。 2.2防感應(yīng)過電壓 由于空中云層間閃電形成的感應(yīng)電磁波及靜電侵入使得長距離（20米）送電線路、信號傳輸線路、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路、電話線等產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，從而造成設(shè)備損壞。因而在這類線路上安裝避雷器是很有必要的。(1)在電源供電線路上采用二級以上保護(hù)方式，高壓線和380V、220V電源線都安裝電源避雷器。(2)電話總機(jī)中繼線和架空分機(jī)線、計(jì)算機(jī)線路分別安裝電話避雷器和信號避雷器。(3)衛(wèi)星天線、無線電臺發(fā)射天線等安裝天饋線避雷器。(4)閉路安全監(jiān)視系統(tǒng)在攝像機(jī)頭至信號接收處理器兩端、在信號接收處理器至監(jiān)視器兩端分別安裝饋線避雷器或信號避雷器。 2.3防反擊過電壓 建筑物中大部分為電子機(jī)電設(shè)備和通信設(shè)備，因此接地網(wǎng)應(yīng)按均壓等電位的原理來設(shè)計(jì)，工