靜電現(xiàn)象教學(xué)點(diǎn)滴談

李軍

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué)；靜電現(xiàn)象；導(dǎo)體；電荷

【中圖分類號(hào)】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 1004—0463（2018）08—0125—01

高中物理選修3-1第一章《電場(chǎng)》第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》是對(duì)靜電場(chǎng)知識(shí)的具體應(yīng)用。物理知識(shí)來(lái)源于生活，在教學(xué)中要以“從生活走進(jìn)物理，用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題”為主線展開。靜電現(xiàn)象與日常生活息息相關(guān)，但是在考試中很少涉及到靜電現(xiàn)象的試題，所以在教學(xué)中出現(xiàn)了教師不重視、學(xué)生不重視的現(xiàn)象。但這部分知識(shí)對(duì)于滲透STS（即科學(xué)、技術(shù)與生活）思想有重要的意義。下面，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)際，就靜電現(xiàn)象教學(xué)談?wù)勛约旱捏w會(huì)。

一、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電荷

當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后導(dǎo)體內(nèi)部是否存在電荷，學(xué)生不容易理解，經(jīng)常有學(xué)生誤認(rèn)為導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷。原因是如果有電荷，電荷就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，自然就不是一種平衡狀態(tài)。導(dǎo)體能夠?qū)щ娛且驗(yàn)閮?nèi)部有自由移動(dòng)的電荷，導(dǎo)體不帶電不是因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)沒(méi)有電荷，而是因?yàn)閷?dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有多余出來(lái)的正負(fù)電荷，即導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。凈電荷即正負(fù)電荷抵消后多余出來(lái)的未抵消的那部分電荷。原來(lái)不帶電的導(dǎo)體通過(guò)接觸的方式可以帶電（如，用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒接觸原來(lái)不帶電的導(dǎo)體后導(dǎo)體帶負(fù)電），是因?yàn)閮綦姾蔀樨?fù)電荷。當(dāng)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)后由于導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零，即說(shuō)明導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。若存在凈電荷則說(shuō)明導(dǎo)體還未達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，即處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。

二、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電荷只分布在外表面

為什么當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)后電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部的電荷又到哪里去了？教師在授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生在此處理解較為困難，主要原因還是對(duì)靜電平衡的實(shí)質(zhì)理解不到位。靜電平衡并非導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，而是導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷定向移動(dòng)。對(duì)于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體電荷分布人教版教材并沒(méi)有做明確說(shuō)明。在教學(xué)中可以通過(guò)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)來(lái)演示（如圖1）電荷分布在導(dǎo)體的外表面。教學(xué)中，可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，故凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面。

三、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體電荷集中在尖端

關(guān)于處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體電荷集中在尖端，人教版教材中沒(méi)有明確的文字說(shuō)明，通過(guò)課本插圖電場(chǎng)線和等勢(shì)面的分布情況可以得出電荷集中在尖端的結(jié)論（如圖2）。對(duì)于該知識(shí)點(diǎn)的理解可以結(jié)合生活中的避雷針為學(xué)生講解。在教學(xué)中可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：電風(fēng)吹蠟燭（如圖3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)增強(qiáng)知識(shí)的可視性。根據(jù)教學(xué)實(shí)際可以讓學(xué)生通過(guò)其他途徑來(lái)了解尖端放電現(xiàn)象，對(duì)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體電荷的分布進(jìn)一步了解。

四、靜電屏蔽是靜電平衡的直接應(yīng)用

對(duì)于靜電屏蔽，學(xué)生有很強(qiáng)的好奇心和求知欲。在教學(xué)的過(guò)程中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，最直接的手段是利用生活中的實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，這就需要教師在平時(shí)的教學(xué)之余積累生活中的小實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中使其為教學(xué)真正服務(wù)。教學(xué)中可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)提升知識(shí)的深度，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)中，筆者通過(guò)手機(jī)信號(hào)的屏蔽來(lái)進(jìn)行教學(xué)，手機(jī)信號(hào)靠電磁波傳遞，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交替?zhèn)鞑バ纬呻姶挪ā榱嗽鰪?qiáng)實(shí)驗(yàn)的可視性，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)投影的形式展示，筆者將手機(jī)利用保鮮膜包裹好，打通電話，然后將手機(jī)放入事先準(zhǔn)備好的NaCl水溶液，可以觀察到手機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱，直到手機(jī)顯示“呼叫失敗”。這樣設(shè)計(jì)，要比手機(jī)放在鐵盒子中更加直觀。

五、滲透STS思想，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)意

靜電現(xiàn)象的應(yīng)用一節(jié)中教材插圖列出了避雷針、遠(yuǎn)距離高壓輸電時(shí)將鐵塔上面的兩條導(dǎo)線接地，把輸電線屏蔽起來(lái)，教學(xué)中要充分利用課本插圖來(lái)理解相關(guān)知識(shí)。教材后面的“科學(xué)漫步”中講到了武當(dāng)山金殿的雷火煉殿奇妙現(xiàn)象，可以作為研究性學(xué)習(xí)的課題展開研究。課本“問(wèn)題與練習(xí)”中有電子點(diǎn)火器的針狀電極、超高壓帶電作業(yè)的工人所穿衣服的織物中摻入了金屬絲都是很好的研究素材。總之，本部分知識(shí)與生活聯(lián)系緊密，課堂教學(xué)中要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鼓勵(lì)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，充分挖掘課外教學(xué)資源，讓學(xué)生能真正體會(huì)到物理知識(shí)來(lái)源于生活，能夠用所學(xué)的物理知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，感受物理知識(shí)對(duì)于科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要性，對(duì)于滲透STS思想有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

（注：本文為2016年度甘肅省“十三五”教育科學(xué)規(guī)劃課題研究成果，課題編號(hào)GS[2016]GHB1345）

編輯：謝穎麗