關(guān)于存在“兩種電荷”的證明

張 晶

(大連市第二十一中學(xué) 遼寧 大連 116021)

韓宏穎

(大連市第四十四中學(xué) 遼寧 大連 116021)

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關(guān)于存在“兩種電荷”的證明

張 晶

(大連市第二十一中學(xué) 遼寧 大連 116021)

韓宏穎

(大連市第四十四中學(xué) 遼寧 大連 116021)

證明自然界只有兩種電荷及其分析、歸納及推理的邏輯過程歷來是教學(xué)難點(diǎn)、重點(diǎn)，大多數(shù)教師僅是演示被絲綢(毛皮)摩擦過的玻璃棒(橡膠棒)互相排斥，以及兩者之間互相吸引，就得出了自然界只有兩種電荷及電荷間相互作用的規(guī)律 .本文將給出詳實(shí)的證明過程.

兩種電荷 電荷種類 證明

1 問題背景

摩擦起電是學(xué)生熟悉的電現(xiàn)象之一，兩種電荷及其相互作用規(guī)律是進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)電學(xué)、理解很多電現(xiàn)象的基礎(chǔ).而由于電荷無法直接觀察，比較抽象，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過分析、推理來理解自然界只有兩種電荷及其相互作用規(guī)律.這樣的設(shè)計不僅幫助學(xué)生提高觀察、分析、歸納及推理的能力，同時也潛移默化地提高了自身的科學(xué)素養(yǎng).因此，在教學(xué)中應(yīng)重視并展現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)推理，得出只有兩種電荷的邏輯推理過程.而實(shí)際教學(xué)過程中，真正做到或達(dá)到上述要求的并不多.大多數(shù)教師僅是演示被絲綢(毛皮)摩擦過的玻璃棒(橡膠棒)互相排斥，以及兩者之間互相吸引，就得出了自然界只有兩種電荷及電荷間相互作用規(guī)律 .這樣的證明過程，實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少，缺乏大量數(shù)據(jù)支持，同時以上實(shí)驗(yàn)只能說明自然界至少存在兩種電荷，即經(jīng)絲綢(毛皮)摩擦過的玻璃棒(橡膠棒)所帶的電荷，并不能說明自然界只有兩種電荷.此種方法還缺乏邏輯推理過程的支持.學(xué)生并不能理解得出只有兩種電荷的研究過程，更談不上思維能力的發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)的提高.本文將有針對地提出證明只有兩種電荷的證明方法.

2 證明思路

被絲綢(毛皮)摩擦過的玻璃棒(橡膠棒)互相排斥，以及兩者之間互相吸引→自然界至少存在兩種電荷→猜想有無第三種電荷→以摩擦后的玻璃棒、橡膠棒為參照，用其他帶電體靠近，觀察并記錄其相互作用→依據(jù)不同帶電體與參照帶電體(玻璃棒、橡膠棒)作用情況對帶電體所帶電荷進(jìn)行分類，對各類中的帶電體所帶電荷種類與參照帶電體進(jìn)行歸一(同源同性)→證明自然界只有兩種電荷→根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)得出電荷間相互作用規(guī)律.

3 教學(xué)建議

依據(jù)以上證明流程，在教學(xué)中采用實(shí)驗(yàn)探究法結(jié)合推理法來進(jìn)行.教師可以在上課之初講摩擦起電現(xiàn)象時，讓學(xué)生利用自己手里的器材來通過摩擦起電，明確哪些物體通過摩擦可以帶電.筆者分發(fā)給學(xué)生的器材有：硬塑料紙、有機(jī)玻璃棒、橡膠棒、毛皮、塑料繩、吸管、塑料直尺、紅領(lǐng)巾、無紡布、松香等.首先演示被絲綢(毛皮)摩擦過的玻璃棒(橡膠棒)互相排斥，以及兩者之間互相吸引，得出結(jié)論“自然界至少存在兩種電荷”，繼而用帶電體去靠近參照帶電體觀察其現(xiàn)象，如表1所示.

表1 用帶電體靠近參照帶電體時的現(xiàn)象

從表格中看出帶電體分為兩類：以有機(jī)玻璃棒為代表一類，和絲綢摩擦過的有機(jī)玻璃棒排斥，和毛皮摩擦過的橡膠棒吸引.這類帶電體與參照帶電體作用表現(xiàn)出相同現(xiàn)象，所以其帶同種電荷.同理，橡膠棒為代表的第二類帶電體所帶電荷種類相同.

第一類帶電體中的有機(jī)玻璃棒和作為參照帶電體的有機(jī)玻璃棒是通過相同的辦法帶電(都與絲綢摩擦)，故而帶了同種電荷(同源同性).所以第一類帶電體所帶電荷種類與參照帶電體有機(jī)玻璃棒所帶電荷相同，并不是第三種電荷.同理，第二類帶電體所帶電荷與參照帶電體橡膠棒所帶電荷相同，也不是第三種電荷.綜上所述，自然界只有兩種電荷.

根據(jù)表格中帶電體所帶電荷相互作用現(xiàn)象可以得出電荷間相互作用的規(guī)律：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.證明完畢.

4 小結(jié)

以上實(shí)驗(yàn)推理的方法讓學(xué)生能夠自己比較兩次分類的結(jié)果，從中得出自然界只有兩種電荷，進(jìn)而從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出電荷間相互作用的規(guī)律.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不僅鍛煉了觀察、分析、推理和歸納的探究能力，還體會了科學(xué)推理得出只有兩種電荷的邏輯思維過程，提高了自身的科學(xué)素養(yǎng).

Proof on that There Are Two Kinds of Charges

Zhang Jing

(Dalian NO.21 Middle School,Dalian,Liaoning 116021)

Han Hongying

(Dalian NO.44 Middle School,Dalian,Liaoning 116021)

It is the difficult and important points of teaching to prove that there are only two kinds of charges in nature and the logic process of its analysis, induction and reason. Most of the teachers only demonstrate that the glass rod (rubber stick) rubbed by silk(skin)is mutual exclusion or mutual attraction, it is concluded that only two kinds of electric charges and charges interaction law. This paper will show a detailed proof process.

two kinds of charges; types of charge; testify

2015-09-22)