對課本中一個演示實驗的思考

周斌

[摘 要] 對初中新課標物理九年級全冊第十五章“電流和電路”第一節“電荷”中的一個演示實驗結論提出意見，結合實踐，進行一定的改進，以供參考。

[關鍵詞] 初中物理;演示實驗;思考

一、課本實驗與結論

人民教育出版社出版的初中新課標物理九年級全冊第十五章“電流和電路”第一節“電荷”中有這樣一個演示電荷在導體中做定向運動的實驗（課本P34～P35）：

如課本圖15.1—4和15.1—5，取兩個相同的驗電器A和B，使A帶電，B不帶電。可以看到A的金屬箔張開，B的金屬箔閉合。先后用橡膠棒和金屬桿把A和B連接起來，分別觀察A、B金屬箔的張角有什么變化，兩次實驗有什么不同。

課本上對實驗是這樣描述的：用橡膠棒連接，驗電器A、B金屬箔的張角沒有變化;用金屬棒連接，驗電器A金屬箔張開的角度減小，B金屬箔由閉合變為張開。這表明，驗電器B也帶電。這就是說，有一部分電荷通過金屬棒從A移動到了B，電荷發生了移動。

二、探討實驗的結論

筆者認為，課本對實驗現象的描述和結論是片面的。我們知道：物體的帶電是由于電子的得失，對電子束縛能力弱的帶正電、而對電子束縛能力強的帶負電，金屬中能夠流動的也只有自由電子，因此，通過金屬棒的電荷只能是電子而不可能是質子。所以，如果A驗電器開始帶正電荷，則說明它失去了電子缺少電子，這樣當金屬棒將它們連接后應該是電子從B流動到A，電流方向是從A到B;如果A驗電器開始帶負電荷，則說明它得到了電子多余電子，這樣當金屬棒連接后應該是電子從A流動到B，電流方向是從B到A。顯然，電荷既可能通過金屬棒從驗電器A流動到驗電器B，也可能通過金屬桿從驗電器B流動到驗電器A。因此，課本的說法明顯是片面的。筆者建議把“就是說，有一部分電荷通過金屬棒從A移動到了B，電荷發生了移動。”改為。“就是說，有一部分電荷通過金屬棒在驗電器A、B間發生了移動，電荷發生了定向的移動。”

三、對實驗的改進

這是老人教版教材的一個傳統實驗的進一步改進，改進后通過對比很容易引入導體和絕緣體的概念，但是筆者按照課本上的做法完成該實驗的金屬棒連接部分一直感到很難成功（驗電器B金屬箔張開不明顯），而完成實驗的橡膠棒部分得到的現象也與教材說法略有出入（驗電器A的張角有所減小）。

是筆者的實驗有問題還是教材的說法存在瑕疵？經過認真思考，筆者認為自己的實驗反映的是客觀事實，很可能是教材中的描述不嚴謹，下面具體談談理由：

先說用橡膠棒連接兩個用電器，橡膠棒固然是絕緣體，但是它也可以帶電，帶電的橡膠棒可以把少部分電荷傳遞給驗電器的金屬箔，那么用電器的金屬箔反過來也一定會把部分電荷傳遞給橡膠棒，因此，用橡膠棒把兩個用電器連起來時，雖然看不到驗電器B金屬箔的張開，但是卻能發現驗電器A金屬箔的張角有較為明顯的減小。這個實驗驗電器A金屬箔的變小是無法消除的，學生如果問起，這只需做簡單的說明即可。因為畢竟驗電器B的金屬箔沒有張開，這正好說明了絕緣體能帶電，但是不容易導電的特性，實驗比生硬的說教好多了。

再分析金屬棒連接時B驗電器金屬箔張開不太明顯的理由，這里原因有二：首先是A驗電器本身所帶的電荷很少，而實驗中連接后電荷還要分布在兩個驗電器和金屬桿上，因此兩個驗電器上帶的電荷就更少了，這樣便很難看到B張開，甚至A張開也不明顯。其次，電荷總是分布在導體的外表面，而且向外突出越多的地方電荷分布的越多，而課本上的這一實驗設計金屬棒太長，人為造成了兩個向外的突出部分——尖端，它們分得了比較多的電荷，就使金屬箔分得的電荷更少了。據此，筆者認為，要使實驗現象明顯，既要盡量減少實驗器材，尤其要盡量減少導體材料突出部分的形成，并只使驗電器的金屬箔處于尖端，則實驗的效果應該會明顯一些。筆者首先想到的是不要金屬桿，直接把兩個驗電器連接，這樣做效果確實很明顯，但是一些老師認為它很難突出說明電荷在導體中的流動，并不完善。后來筆者對此實驗做了進一步的完善，完成這一實驗時，要使用金屬棒、但是要使它盡量短，而且實驗時放置金屬桿時還要如圖2放置，要注意盡量不使金屬棒形成向外的突出部分。經過這樣改進的實驗不但效果較為理想還能很好的說明實驗要說明的問題。

以上只是筆者對課本上這個實驗的一些粗淺看法，如有不妥，還請個各位多多指教。

參考文獻：

[1]黃振克，陳澤寧.初中物理實驗的改進[J].中學物理，2017，35（16）：37-38.

（責任編輯：呂研）