淺談“靜電現(xiàn)象”的教學(xué)

張正太

【摘 要】“靜電現(xiàn)象”教學(xué)內(nèi)容在蘇科版2002年版的《物理》教材基礎(chǔ)上做了一些變動(dòng)和調(diào)整，筆者通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生活動(dòng)，全力引導(dǎo)學(xué)生觀察靜電現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題，分析歸納、邏輯推理，在探究中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，建構(gòu)物理知識(shí)，享受成功的樂(lè)趣。

【關(guān)鍵詞】 靜電現(xiàn)象；科學(xué)探究；摩擦起電；教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1005-6009（2016）13-0051-02

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》（簡(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）指出：“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一。將科學(xué)探究列入‘課程內(nèi)容’，旨在讓學(xué)生經(jīng)歷與科學(xué)工作者相似的探究過(guò)程，主動(dòng)獲取物理知識(shí)，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，發(fā)展科學(xué)探究的能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神”。由于《標(biāo)準(zhǔn)》新增了“靜電”知識(shí)，因而蘇科版2012年版（簡(jiǎn)稱“新版”）的《物理》教科書對(duì)于“靜電現(xiàn)象”一節(jié)，在2002年版（簡(jiǎn)稱“舊版”）的基礎(chǔ)上作了一定的調(diào)整。筆者以“靜電現(xiàn)象”的教材為例，在研究課本的基礎(chǔ)上，使學(xué)生在自主探究的過(guò)程中最大限度地提升學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新意識(shí)。

一、教材分析與教學(xué)目標(biāo)

摩擦起電是生活中常見(jiàn)的電現(xiàn)象，因而《標(biāo)準(zhǔn)》新增了“靜電”知識(shí)。新版教材為了順應(yīng)其要求，同時(shí)為體現(xiàn)“建模法”構(gòu)建整章教材的特點(diǎn)，對(duì)舊版教科書中“靜電現(xiàn)象”一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，做了一定的調(diào)整和充實(shí)。

其一，將對(duì)摩擦起電的解釋的內(nèi)容放到了下一節(jié)。其二，增加了“自然界和生活中的靜電現(xiàn)象”及“‘生活·物理·社會(huì)’——介紹中國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)”的內(nèi)容。新版教科書通過(guò)這樣的調(diào)整和充實(shí)，更符合《標(biāo)準(zhǔn)》的要求：觀察摩擦起電現(xiàn)象，探究并了解同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。筆者以為編者的意圖是：確保學(xué)生通過(guò)“活動(dòng)”的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)電荷間的相互作用規(guī)律，并感悟自然界中只存在兩種電荷的邏輯關(guān)系；教師還可引導(dǎo)學(xué)生，通過(guò)對(duì)靜電現(xiàn)象的觀察與分析，推斷出兩種不同物質(zhì)摩擦后所帶的異種電荷；創(chuàng)造性地運(yùn)用探究所得到的結(jié)論，掌握判斷物體是否帶電、帶何種電荷的方法及原理。這樣的編排，通過(guò)“自然界和生活中的靜電現(xiàn)象”，進(jìn)一步體現(xiàn)從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會(huì)的新課程理念；由“中國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)”介紹，滲透思想教育的理念。這樣的編排，使探究活動(dòng)得以有效地開(kāi)展，保證了“三維目標(biāo)”的有效落實(shí)。

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：1.從生活中的靜電現(xiàn)象及通過(guò)摩擦使物體帶電的活動(dòng)，讓學(xué)生了解摩擦起電現(xiàn)象及帶電體的基本性質(zhì)。2.通過(guò)比較用絲綢摩擦過(guò)的兩根玻璃棒和用毛皮摩擦過(guò)的兩根橡膠棒之間的相互作用情況，知道“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”；通過(guò)對(duì)是否存在第三種電荷的探究活動(dòng)，體驗(yàn)“自然界中只有兩種電荷”的邏輯思維過(guò)程。3.通過(guò)驗(yàn)電器的原理、用檢驗(yàn)電荷判斷帶電體所帶何種電荷的創(chuàng)意設(shè)想，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和合作交流的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。4.了解生活中的靜電現(xiàn)象及其應(yīng)用與防護(hù)，從物理走向社會(huì)。靜電實(shí)驗(yàn)由于會(huì)受空氣濕度影響，做好實(shí)驗(yàn)，增大實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度；通過(guò)探究，認(rèn)識(shí)自然界只存在兩種電荷的邏輯推理是上好本節(jié)課的關(guān)鍵。

二、教學(xué)建議與思考

（一）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，從生活走進(jìn)物理

實(shí)驗(yàn)引入，從生活走進(jìn)物理?！办o電現(xiàn)象”的新課引入是從用塑料梳子梳理頭發(fā)這一最常見(jiàn)的生活現(xiàn)象入手的，并通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)，全力引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、提出問(wèn)題、得出摩擦起電及帶電體的基本性質(zhì)。為“靜電現(xiàn)象”的研究提供素材。

1.演示：塑料梳子在頭發(fā)上梳了幾下后，觀察到下列現(xiàn)象：（1）梳子靠近桌面上的輕小物體，輕小物體會(huì)被吸引。（2）當(dāng)梳子靠近頭發(fā)時(shí)，頭發(fā)隨梳子“飄”起來(lái)；梳子越梳，頭發(fā)會(huì)越蓬松。

2.提出問(wèn)題并得到結(jié)論：用塑料梳梳理頭發(fā)后會(huì)自動(dòng)吸引輕小物體，說(shuō)明它們之間有引力；頭發(fā)越梳理越蓬松，說(shuō)明頭發(fā)之間存在斥力。這是否屬于分子力的作用，為什么？教師再引導(dǎo)學(xué)生回憶分子力，對(duì)比物體間的距離，感知其性質(zhì)的不同，并由小學(xué)科學(xué)課上已學(xué)過(guò)的知識(shí)，學(xué)生自然會(huì)回答出屬于靜電現(xiàn)象，從而得到：摩擦起電，帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì)的結(jié)論；由現(xiàn)象（2），又能順其自然進(jìn)入“兩種電荷”的活動(dòng)探究。

（二）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，凸顯實(shí)驗(yàn)效果

1.活動(dòng)探究電荷間的相互作用。（1）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置并演示。演示1：一根尼龍細(xì)線懸吊著一根羽毛，用手觸摸羽毛使之不帶電。將用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒靠近羽毛，羽毛主動(dòng)接近玻璃棒，使細(xì)線明顯偏離豎直位置而呈現(xiàn)出較大的夾角；當(dāng)羽毛接觸到玻璃棒后又會(huì)立即彈開(kāi)，而且當(dāng)玻璃棒靠近羽毛時(shí)，羽毛明顯避讓，之間呈現(xiàn)出斥力。演示2：用手觸摸細(xì)線懸吊的羽毛使之不帶電。改用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒靠近羽毛，所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與“演示1”相同。演示3：先用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒接觸羽毛，使之帶上與橡膠棒相同的電荷，再將用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒靠近羽毛，羽毛會(huì)主動(dòng)接近玻璃棒。（2）分析、交流得出電荷間的相互作用規(guī)律。分析演示1、2，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的前半段，羽毛主動(dòng)接近帶電棒，原因是棒帶電而吸引輕小物體；后者因羽毛接觸帶電的玻璃棒而使羽毛帶上與玻璃棒相同電性的電荷而相互排斥。結(jié)論：原來(lái)不帶電的物體與一帶電體接觸后，會(huì)帶上與原帶電體電性相同電荷的帶電方式叫作接觸帶電。分析演示3，得到：①絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒與毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶電荷為兩種不同電荷；②電荷間的相互作用規(guī)律是同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

2.猜想并提出問(wèn)題，探究“兩種電荷”。（1）猜想提問(wèn)：除了絲綢摩擦過(guò)的玻漓棒和毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的兩種不同電荷外，自然界中是否存在第三種電荷，假如存在第三種電荷你能推出它們之間的相互作用關(guān)系嗎？（2）先討論交流所提出的問(wèn)題，再讓學(xué)生利用各種不同材質(zhì)的物體摩擦帶電后加以驗(yàn)證。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，最后歸納總結(jié)出“兩個(gè)凡是”，即凡是與絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒相互吸引的帶電體，必與毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒相互排斥；凡是與毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒相互吸引的帶電體，必與絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒相互排斥。故而得出結(jié)論：自然界中只有兩種電荷。

上述實(shí)驗(yàn)若遇陰天，可自備一只“烘箱”，在上端開(kāi)口的硬紙盒下方放入一通電的150W的白熾燈，保證環(huán)境干燥即可成功。

（三）擴(kuò)大研究成果，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)

1.根據(jù)本節(jié)課一開(kāi)始演示所觀察到的現(xiàn)象，分析、交流得到：兩種不同材質(zhì)的絕緣物體，摩擦后帶異種電荷。這一自然生成性的結(jié)論，也為用電子論解釋摩擦起電現(xiàn)象埋下了伏筆。

2.通過(guò)假設(shè)性的提問(wèn)：若給你玻璃棒、絲綢、橡膠棒、毛皮等器材，你能否驗(yàn)證出塑料梳子所帶電荷是帶正電還是帶負(fù)電嗎？請(qǐng)敘說(shuō)你的驗(yàn)證方案。這樣做，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的同時(shí)，訓(xùn)練了學(xué)生的語(yǔ)言組織能力。

3.由演示“當(dāng)帶電的玻璃棒或橡膠棒接近用尼龍細(xì)線懸吊著的不帶電的羽毛時(shí)，羽毛會(huì)主動(dòng)接近帶電棒；當(dāng)羽毛接觸到帶電棒后，又會(huì)立即彈開(kāi)，而且當(dāng)玻璃棒追蹤羽毛時(shí)，羽毛明顯避讓”，回答：教科書后第30頁(yè)“www”題2制作一個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)電器，說(shuō)出它的作用及工作原理。對(duì)于新增的“自然界和生活中的靜電現(xiàn)象”及“‘生活·物理·社會(huì)’——介紹中國(guó)古代對(duì)靜電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)”的內(nèi)容，只需安排學(xué)生自學(xué)、交流完成即可。

“靜電現(xiàn)象”一課的教學(xué)，若按上述程序引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)大量的靜電實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，進(jìn)行觀察與分析，就能充分激發(fā)學(xué)生的好奇心、求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析推理能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。