高中物理靜電演示實驗不易成功的原因及對策分析

重慶市南華中學校 胡俊偉

高中物理課程標準提出：“物理學是一門基礎自然科學，它所研究的是物質的基本結構、最普遍的相互作用，最一般的運動規律以及所使用的實驗手段和思維方法，隨著人類對物質世界認識的深入，物理學一方面帶動了學科和技術的發展……”由此可見，物理學作為一門科學學科，對于學生的科學素養的培養以及綜合素養的提升等方面，都有著積極的價值和意義。

高中物理靜電演示實驗不容易取得成功，原因主要來自于以下幾個方面：首先是天氣原因，室內如果濕度較大或者過于干燥，都有可能影響實驗的成效；其次是起電設備跟不上也有可能帶來不良效果；再次是實驗技巧沒有全面掌握也會影響物理實驗的有效性。

高中物理靜電演示實驗不易成功，有主觀方面的原因，也有客觀方面的原因，針對這些原因，可以從以下方面開展實施：

一、絕緣材料以及導體部件的選擇和維護

靜電實驗具有電壓高電量少，電荷分布于導體表面，且電荷的分布按曲率分布。如果電壓過高，就很容易形成漏電，如果電量較少，就又會產生一旦出現漏電就會把電漏光。所以靜電實驗的全過程中，絕緣問題也成為了靜電實驗成功與否的關鍵要素。對于物理教師來說，為了有效防止漏電，確保物理靜電實驗的有效實施，比如在靜電實驗的過程中，選取石蠟、泡沫塑料等作為取材的材料，這些材料比較方便加工。值得一提的是，石蠟對水是不浸潤的，有比較好的防潮性能。實驗的材料不一樣，絕緣的性能也是不一樣的。

二、保持實驗室環境的清新和干燥

實驗室的內部整體環境對于靜電實驗來說也很重要，實驗室的內部環境需要保持清新和干燥，經常要給實驗室開窗通風，使得實驗室遠離火花放電、火焰等電離源。一般情況下來說，空氣中的水汽容易凝結在儀器的表面，并且很容易沾上灰塵和污垢，一旦沾染上灰塵和污垢，在靜電實驗過程中也很容易引起漏電等情況發生。在一般情況下，儀器的搬移也會引起漏電問題，比如儀器從干燥環境突然移到潮濕環境，就很容易造成嚴重的漏電問題，所以需要教師對儀器進行清潔、干燥。

關于保持實驗室環境清潔和干燥的方法，主要有以下幾種：太陽曬、電爐烤，實在沒有條件的可以用電吹風吹，甚至還可以用紅外燈照射，照射的溫度不能高于50度。

三、掌握實驗操作的技能和技巧

一是進行摩擦起電時，要注意手不能拿棒的摩擦端，在開展摩擦起電的過程中，摩擦的速度要快，玻璃棒與絲綢以及膠木棒、毛皮等要迅速分離。

二是通過移動接觸采用摩擦棒給驗電器、導體等接觸帶電的時候。在這個過程中，摩擦棒是絕緣體，摩擦棒上的電荷不能隨意移動，當摩擦棒接觸了電荷，才能將電荷轉移到導體上，如果要想使得導體、驗電器上帶的電多一些，也可以采用感應帶電的方法，比如在摩擦之后將帶電棒靠近導體或者驗電器，也可以通過用手觸一下導體或者驗電器，之后再將帶電棒移走。在這個過程中，也有一些注意點值得留意，接觸帶電棒時，注意導體或驗電器上的電荷與帶電棒上的電荷電性相同，而當感應帶電的時候，導體或驗電棒上的電荷要與帶電棒上的電荷電性相反。

三是從導體上取電荷時，要與導體表面外凸曲率大的地方相互接觸。比如帶絕緣的金屬球和用電電器檢驗靜電平衡的時候，檢驗電荷分布在導體外表面的實驗中。要注意以下幾個方面的步驟：首先是將方形的紙盒放置于有絕緣支座的平臺上，通過方形紙盒內的表面與摩擦帶電的棒相接觸，使得方形紙盒帶電。通過手持金屬球的絕緣柄以使方形紙盒表面（非尖凸部位）與金屬球表面相互接觸后再將金屬球與驗電器導體相接觸，驗電器金箔則不張開。如果方形紙盒外表面曲率比接觸面更小時，則很可能影響靜電實驗的效果。

四是正確選擇起電設備。一般來說，感應起電機的存電量比較充足，電勢差也比較高，所以在高中物理靜電實驗中比較多的采用。比如，在演示電場線、電場對帶電體的作用等靜電實驗的過程中，運用起電器可以起到比較好的效果。有的教師利用兩根摩擦棒的實驗來建立學生對于電場的概念和初步印象，這個在教學中也比較常用，但是這項實驗的成功可能性比較低。所以在靜電實驗過程中應選擇合適的起電設備，比如將絲絹替代編織袋之類的可能會收到更好的實驗效果。

總而言之，高中物理靜電實驗是高中物理實驗教學中最大的難點，靜電實驗的難點在于實驗對于實驗的條件要求比較高，靜電實驗受到兩個矛盾的制約——空氣濕度和儀器的絕緣性能，而綜合筆者多年的教學經驗，認為絕緣性能又是靜電實驗中的最主要的矛盾。作為一名高中物理教師，要大膽通過自制以及改進實驗設備，并且不斷探索，不斷總結經驗，來為學生呈現成功的高中物理靜電實驗。

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