“摩擦起電”實驗教學建議

孟憲蘭 孫曉斌

電荷是學生學習電學內(nèi)容所接觸的第一個基本概念，是學生學習電學的基礎(chǔ)，所以必須讓學生正確理解電荷的概念及不同電荷間作用的規(guī)律。但是，由于電荷看不見、摸不著，學生理解起來比較困難，要解決這一問題，除了認真做好課本上的實驗外，引導學生積極主動地對實驗進行大膽補充也是一個非常重要的環(huán)節(jié)。教學中，教師要充分把握學生的興趣點，引導學生進行深刻、徹底、全面的實驗。

一、電荷的引入

電荷雖然看不見，摸不著，非常抽象，但又和學生的生活息息相關(guān)，學生對此有著豐富的生活體驗，這為本課的實施奠定了良好的基礎(chǔ)。教師在電荷的引入上，可以多列舉一些日常生活中的例子，這樣能夠拉近學生與物理知識間的距離，提高學生參與課堂教學的積極性。

教師可以引導學生思考生活中的這些現(xiàn)象：在干燥的秋冬季節(jié)，用塑料梳子梳頭發(fā)時，頭發(fā)會隨著梳子飄起來，結(jié)果是越梳越亂；灰塵常被吸附在衣服的表面；晚上熄燈后脫衣服的時候，經(jīng)常會看到閃閃亮光，同時還伴隨有噼里啪啦的聲響；冬季穿著羽絨服，在接觸金屬表面的時候經(jīng)常會遭受“電擊”；與頭發(fā)摩擦過的塑料尺、塑料筆桿，能吸引碎紙屑；等等。通過這些現(xiàn)象，教師幫助學生認識到，神秘抽象的電荷原來與我們離得這么近，雖然看不見，摸不著，但是我們卻能實實在在地感受到它的存在。

二、摩擦起電實驗

摩擦起電的實驗，課本上用的是毛皮摩擦橡膠棒，絲綢摩擦玻璃棒，然后用橡膠棒和玻璃棒都能使驗電器的金屬箔片張開一定角度，說明橡膠棒和玻璃棒上都帶上了電荷。為了說明橡膠棒上帶的電荷和玻璃棒上帶的電荷是異種電荷，教師可以先用毛皮摩擦過的橡膠棒去接觸驗電器，驗電器的金屬箔片張開一定角度，然后再用絲綢摩擦過的玻璃棒去接觸這個驗電器，結(jié)果金屬箔片立即閉合。在這個實驗中，學生雖然對毛皮摩擦過的橡膠棒和絲綢摩擦過的玻璃棒帶異種電荷看得清清楚楚，但是心中仍會對以下兩個問題感到非常不理解。第一個問題是，在這個實驗中為什么僅僅是用毛皮摩擦橡膠棒，絲綢摩擦玻璃棒，反過來行不行？也就是說不僅用毛皮去摩擦橡膠棒，還要用毛皮去摩擦玻璃棒；不僅用絲綢去摩擦玻璃棒，還要用絲綢去摩擦橡膠棒。如果是這樣的話，橡膠棒和玻璃棒帶不帶電荷？如果帶的話，又帶什么電荷？第二個問題是，為什么絲綢摩擦過的玻璃棒帶的是正電荷，而毛皮摩擦過的橡膠棒帶的是負電荷？而不是相反的結(jié)果？

要想給學生解釋第二個問題，就要涉及原子結(jié)構(gòu)，原子由帶正電的原子核和核外帶負電的電子組成，通常情況下，原子核所帶的正電荷與核外所有電子總共帶的負電荷在數(shù)量上相等，整個原子呈中性，也就是原子對外不顯電性。原子核里正電荷數(shù)量很難改變，而核外電子卻能擺脫原子核的束縛，轉(zhuǎn)移到另一個物體上，從而使核外電子的數(shù)目改變。由于不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同，當兩個物體互相摩擦時，哪個物體的原子核束縛電子的本領(lǐng)弱，它就容易失去電子，使跟它摩擦的物體得到電子，得到電子的物體帶負電，失去電子的物體帶正電。

初中學生要想真正透徹理解上面的這段話，還必須有賴于第一個問題的解決，解決的辦法就是繼續(xù)“做實驗”。

實驗1：用毛皮摩擦玻璃棒

實驗現(xiàn)象：毛皮摩擦后的玻璃棒接觸驗電器的金屬球，驗電器的兩片金屬箔張開。

實驗結(jié)論：毛皮摩擦玻璃棒，玻璃棒帶上了電。

實驗2：用絲綢摩擦橡膠棒

實驗現(xiàn)象：絲綢摩擦過的橡膠棒接觸驗電器的金屬球，驗電器的兩片金屬箔張開。

實驗結(jié)論：絲綢摩擦橡膠棒，橡膠棒帶上了電。

通過上面的兩個實驗，學生發(fā)現(xiàn)用毛皮摩擦玻璃棒，用絲綢摩擦橡膠棒，都可以使玻璃棒和橡膠棒帶上電。學生感到很有趣，但他們又會接著想到另一個問題，那就是既然都帶上了電，各帶的是什么電荷哪？為此我們又做了下面的兩個實驗：

實驗3：確定毛皮摩擦過的玻璃棒帶什么電荷

實驗做法：先用毛皮摩擦玻璃棒，摩擦后的玻璃棒接觸驗電器的金屬小球，驗電器的兩片金屬箔張開一定角度。再用毛皮摩擦過的橡膠棒去接觸驗電器的小球。

實驗現(xiàn)象：驗電器的兩片金屬箔張開角度在第一時間是減小的。

實驗結(jié)論：毛皮摩擦過的玻璃棒所帶電荷與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷相反，即毛皮摩擦過的玻璃棒帶正電。

實驗4：確定絲綢摩擦過的橡膠棒帶什么電荷

實驗做法：先用絲綢摩擦橡膠棒，摩擦后的橡膠棒接觸驗電器的金屬小球，驗電器的兩片金屬箔張開一定角度。再用毛皮摩擦過的橡膠棒去接觸驗電器的小球。

實驗現(xiàn)象：驗電器的兩片金屬箔張開角度在第一時間是增大的。

實驗結(jié)論：絲綢摩擦過的橡膠棒所帶電荷與毛皮摩擦過的橡膠棒所帶電荷相同，即絲綢摩擦過的橡膠棒帶負電。

通過上面四個實驗，不僅能夠很好地回答第一個問題，而且學生對摩擦起電現(xiàn)象有了更加深刻的了解和認識，相互摩擦的兩種不同材質(zhì)的物體能否起電，取決于組成該物質(zhì)的原子的原子核束縛電子能力的強弱對比，后面兩個實驗?zāi)軌蚝芎玫貛椭鷮W生理解毛皮、絲綢、橡膠棒、玻璃棒的原子核束縛電子能力的強弱對比情況。組成橡膠棒的原子其原子核束縛電子的本領(lǐng)最強，其次是毛皮和絲綢，玻璃棒的原子核束縛電子的本領(lǐng)最弱。

三、建議

在日常教學中，教師要努力營造開放、民主的課堂氛圍，不要拘泥于課本和教輔材料的限制，要充分了解學生的想法，努力捕捉學生思維的閃光點，重視學生提出的問題。對于學生提出的問題，能夠用實驗解決的，教師一定要充分利用實驗給學生釋疑解惑，最大限度地發(fā)揮實驗教學的優(yōu)勢。通過學生自主實驗，不僅能夠提高他們的動手實驗?zāi)芰?，而且還能培養(yǎng)科學探究精神。