基于思維發(fā)展的對話式高中物理教學(xué)探析

唐昌琳

[摘 要]課堂預(yù)設(shè)與課堂生成是相輔相成的，教師在課前必須有預(yù)設(shè)，但在實(shí)際教學(xué)中，又不能拘泥于預(yù)設(shè)。對話式教學(xué)具有很大的不確定性，給教師的教學(xué)帶來了一定的難度，但這樣的教學(xué)能完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)。物理知識變成了話題，討論成了手段，課堂成了育人的環(huán)境，教師和學(xué)生共享知識、經(jīng)驗(yàn)，營造了一種和諧、智慧的教學(xué)氛圍，還原了課堂教學(xué)的本質(zhì)。實(shí)際教學(xué)中，如何更好地利用課堂生成性資源，值得廣大教師不斷探索。

[關(guān)鍵詞]思維課堂；對話教學(xué)；靜電場；電荷及其守恒定律

[中圖分類號] G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 16746058（2017）32003802

在《靜電場》復(fù)習(xí)的第一節(jié)課，筆者原計劃是復(fù)習(xí)厘清相關(guān)概念。按照教材的設(shè)計順序，從《電荷及其守恒定律》開始，逐步推進(jìn)。在推進(jìn)到接觸起電時，教學(xué)完全脫離了筆者的預(yù)設(shè)，演變成一節(jié)很有趣的生成課。在教學(xué)過程中選擇合適的方法，拋出不同的論點(diǎn)，抽絲剝繭，解開物理難題，解開電荷傳導(dǎo)的神秘面紗。在課堂教學(xué)中，大家積極思考、討論、發(fā)表見解，氣氛輕松活躍。下面就把這節(jié)課復(fù)述如下：

我們知道物質(zhì)由原子和分子構(gòu)成，原子由原子核（含帶正電的質(zhì)子、不帶電的中子）與核外電子組成，原子核中質(zhì)子所帶正電荷與核外電子所帶負(fù)電荷數(shù)量相等，而使原子成電中性，所以一般物體對外都有表現(xiàn)出電中性。使物體失去電子，物體就有多余的正電荷，因而帶正電；使物體得到電子，物體就有多余的負(fù)電荷，因而帶負(fù)電，這種使物體帶上正電或負(fù)電的過程叫作起電。

【教師】起電的方式有哪幾種？

【學(xué)生】摩擦起電、接觸起電、感應(yīng)起電。

【教師】對。其中摩擦起電我們在初中就已經(jīng)學(xué)過了，大家還記得用絲綢摩擦過的玻璃棒、用毛皮摩擦過的橡膠棒各帶什么電嗎？

【學(xué)生】用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電、用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電。

【教師】對。這就是說用絲綢摩擦玻璃棒時，玻璃棒失去電子帶正電，絲綢得到電子就帶負(fù)電；而用毛皮摩擦橡膠棒時，橡膠棒得到電子帶負(fù)電，對應(yīng)毛皮就帶正電。同學(xué)們，我們回頭看看這四種相互摩擦的物體，會發(fā)現(xiàn)它們都不是良好的導(dǎo)電體。請問用金屬棒與毛皮或絲綢摩擦，金屬棒能帶電嗎？

【學(xué)生】不能帶電、能帶電、沒試過不知道。

學(xué)生給出了三種回答，教師可引導(dǎo)學(xué)生尋找身邊的金屬棒（金屬直尺等），然后用金屬棒在自己的頭上反復(fù)摩擦，發(fā)現(xiàn)不能起電（塑料棒起電效果明顯），明確了答案。

【教師】為什么這些物體間摩擦又不能起電呢？難道是它們之間的摩擦，沒法使電子轉(zhuǎn)移？

【學(xué)生】在摩擦過程中可能一方會失去電子，由于有良好的導(dǎo)電體存在，轉(zhuǎn)移到另一方的電子在庫侖力的作用下又回來了，所以不能起電。

【教師】對的。摩擦起電要在干燥（空氣濕度低、不導(dǎo)電）的環(huán)境里的兩個絕緣性能比較好的物體間進(jìn)行。摩擦起電，我們就分析到這里，下面我們來看看接觸起電。

【教師】大家都知道，接觸起電就是一個帶電的物體與一個不帶電的物體接觸，把一些電荷轉(zhuǎn)移到原來不帶電的物體上的過程。如圖1所示，一個帶正電的絕緣金屬球A與一個不帶電的絕緣金屬球B接觸一下，再分開，B球帶什么電？

【學(xué)生】正電。

【教師】一個絕緣帶正電金屬球A與一個不帶電的絕緣塑料球B接觸一下，再分開，B球帶什么電？

【學(xué)生】不帶電。

【教師】為什么？

【學(xué)生】金屬球內(nèi)有大量的自由電子，當(dāng)一個帶正電的金屬球A與一個不帶電的金屬球B接觸時，A球會把B球中的部分自由電子吸引到A球上中和一部分正電荷，這樣B球就因失去電子而帶正電了，A球因中和了部分正電荷，電荷量減少，等效為A球上的正電荷轉(zhuǎn)移到B球上。如果把B球換成塑料球，因其沒有自由電子，所以當(dāng)帶正電的A球與其接觸再分開，B球自然就不帶電了。

【教師】很好！那么一個帶負(fù)電的絕緣金屬球A與一個不帶電的絕緣金屬球B接觸一下，再分開，B球帶什么電？

【學(xué)生】負(fù)電。

【教師】那它們又是怎樣實(shí)現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移的？

【學(xué)生甲】A球把B球中部分正電荷吸引到A球上中和，所以B球帶負(fù)電，A球的電量也比原來少了。

【學(xué)生乙】不對。帶正電的是原子核，不能遷移的。

【教師】乙同學(xué)說得很對，金屬導(dǎo)體中的原子核是不能定向遷移參與導(dǎo)電的。那原因又是什么呢？誰能說清楚！

【學(xué)生丙】根據(jù)同種電荷相互排斥的原理，A球的負(fù)電荷必分布在其外表面。當(dāng)B球與其接觸時，B球就相當(dāng)于A球的一部分，在庫侖力的作用下，A球中的負(fù)電荷一部分被排斥到B球的外表面上去了。

【教師】丙同學(xué)說得很對，他抓住了“金屬導(dǎo)體中能夠遷移的是自由電子”與“同種電荷相互排斥”這兩個原理。

【教師】接觸起電的原理我們弄清楚了，那我們再來看看感應(yīng)起電的原理。如圖2所示，取一對帶絕緣支柱的不帶電導(dǎo)體A、B，使它們彼此接觸，置于帶正電的絕緣金屬球C附近，A、B導(dǎo)體各帶什么電？為什么？

【學(xué)生】A導(dǎo)體的左端帶負(fù)電、B導(dǎo)體的右端帶正電。A、B導(dǎo)體靠在一起就相當(dāng)于一個導(dǎo)體，其中含有大量自由電子且處于C球所產(chǎn)生的電場中，在C球電場力作用下，自由電子向C球靠近而在A導(dǎo)體的左端聚集，就出現(xiàn)A導(dǎo)體的左端帶負(fù)電、B導(dǎo)體的右端帶正電的現(xiàn)象了。

【教師】此時把C球移走，A、B導(dǎo)體各帶什么電？

【學(xué)生】C球移走后，外電場消失，原A導(dǎo)體左端的負(fù)電荷與B導(dǎo)體右端的正電荷相互吸引而中和了，即C球移走后，A、B導(dǎo)體不帶電。

【教師】如圖3，先把A、B導(dǎo)體分開，再移走C球，A、B導(dǎo)體各帶什么電？

【學(xué)生】先把A、B導(dǎo)體分開，A導(dǎo)體帶負(fù)電荷，B導(dǎo)體帶正電荷。此后再移開C球，A、B導(dǎo)體就分別帶上了等量的負(fù)電荷與正電荷。

【教師】如果把A、B兩個絕緣導(dǎo)體換成一個帶絕緣支柱的金屬導(dǎo)體D，如圖4所示，再置于帶正電的C球附近，能否讓導(dǎo)體D帶電？如果能，D導(dǎo)體將帶什么電？

【學(xué)生】D導(dǎo)體置于帶正電的C球附近，其左端感應(yīng)出負(fù)電，右端感應(yīng)出正電，但C球移走后，D導(dǎo)體中的正負(fù)電荷又將中和。用這個辦法無法使D導(dǎo)體帶電。

【教師】同學(xué)們可否想出一個辦法，在C球移走前，把D導(dǎo)體上的某種電荷導(dǎo)走呢？

【學(xué)生】可以把D導(dǎo)體的右端接一下地，如圖5所示。因D導(dǎo)體的右端電勢比大地高，在接地導(dǎo)線中電場線沿導(dǎo)線指向大地。雖然D導(dǎo)體右端的正電荷無法遷移，但大地有大量的自由電子，其中一些自由電子在電場力作用下沿導(dǎo)線往上遷移與D導(dǎo)體右端的正電荷中和，從而使D導(dǎo)體有富余的負(fù)電荷。撤掉接地導(dǎo)線，再移走C球，D導(dǎo)體就帶負(fù)電了。

【教師】很好！如果在D導(dǎo)體的左端接一下地，如圖6所示，撤掉接地導(dǎo)線，再移走C球，D導(dǎo)體將帶什么電？

【學(xué)生】帶負(fù)電、帶正電（兩種答案幾乎各占一半，還各有理由）。

【教師】同學(xué)們，我們暫且不管誰正確，一起來分析尋找正確答案。首先請大家告訴我，在接地前D導(dǎo)體左右兩端電勢有什么關(guān)系？為什么？

【學(xué)生】相等。因?yàn)樘幱陔妶鲋械膶?dǎo)體平衡時是個等勢體。

【教師】對。既然D導(dǎo)體是個等勢體，它各處的電勢都相等，說明D導(dǎo)體上任意一點(diǎn)與大地的電勢差都一樣，那從D導(dǎo)體任何一個地方接地，沿導(dǎo)線建立的電場線都由D導(dǎo)體沿導(dǎo)線指向大地。負(fù)電荷所受電場力與電場方向相反，所以D導(dǎo)體左端的負(fù)電荷不可能遷移到大地，只有大地的自由電子在電場力作用下由低電勢到高電勢，與D導(dǎo)體上的正電荷中和，這樣撤走接地導(dǎo)線后，再移走C球，D導(dǎo)體自然就帶負(fù)電了。

【教師】如圖7所示，將絕緣金屬導(dǎo)體D置于帶負(fù)電的E球附近，用導(dǎo)線把D導(dǎo)體接一下地，撤掉接地導(dǎo)線再移走E球，D導(dǎo)體將帶什么電？為什么？

【學(xué)生】正電荷。憑感覺（部分學(xué)生）。

【教師】憑感覺可不行，哪位同學(xué)能說出具體道理？

【學(xué)生】導(dǎo)體D處在負(fù)電荷的電場中，電勢比大地低，為負(fù)值，現(xiàn)把D導(dǎo)體接地，沿導(dǎo)線建立的電場線由大地沿導(dǎo)線指向D導(dǎo)體。D導(dǎo)體右端的負(fù)電荷在電場力作用下由D導(dǎo)體遷移到大地，撤掉接地導(dǎo)線，再移走E球，D導(dǎo)體將帶正電。

【教師】很好！感應(yīng)起電的原理大家基本掌握了。需要提醒的是：用手摸一下導(dǎo)體跟接地是等效的（以前做過解釋）。

其實(shí)，教學(xué)過程中，還有許多討論的細(xì)節(jié)沒有一一錄入，本節(jié)課進(jìn)行到這里，40分鐘已告罄。

反思：三種起電方式本想快速過一過，在講到帶負(fù)電的金屬球與不帶電的金屬球接觸起電時，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對接觸起電的原理不是十分清楚，主要表現(xiàn)在電荷的遷移上。感應(yīng)起電的電荷遷移要比接觸起電的更復(fù)雜，而且還牽涉電場線、電勢及其關(guān)系等知識。基于上述考慮，本節(jié)課的重點(diǎn)就放在解決三種起電方式的原理上。在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思維活躍、心情愉悅，說明教學(xué)效果是好的。雖然沒能完成預(yù)設(shè)的教學(xué)任務(wù)，“好像損失”了一些時間，但筆者認(rèn)為是值得的。

注：作者為廣西教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃《基于學(xué)科核心素養(yǎng)構(gòu)建有效思維課堂教學(xué)模式研究》（立項(xiàng)號2017B031）課題組成員。

（責(zé)任編輯 易志毅）