“探究影響電荷間相互作用力的因素”實驗改進
2008-04-29 00:00:00薛祝其
物理教學探討 2008年7期
人教版高中物理選修3-1第一章第二節中有個演示實驗——探究影響電荷間相互作用力的因素（P6），如圖1所示。該實驗要求把系在絲線上的帶正電小球先后掛在圖中的P1、P2、P3等位置，目的是通過絲線偏離豎直方向的角度來比較小球在不同位置所受帶電體的作用力大小。而在實際教學中，由于靜電實驗做起來有困難，主要是小球所帶電量會因實驗器材、天氣等因素而逐漸減少，同時，懸掛在鐵架臺上的帶電小球，在三個不同位置受力的大小通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來的對比性較差，這些都影響了實驗的效果，降低了實驗的成功率，因而不少教師往往都是照本宣科，說說而已。這樣做既違背了教材編寫的意圖，無法體現新課程三維教學目標，也失去了激發學生學習物理興趣、發展學生思維能力 和觀察能力的機會。如果利用感應起電機來做此實驗，則可以較好地解決這個問題。
1 實驗的改進
感應起電機是一種能連續取得并積累較多正、負電荷的實驗儀器，它能使帶電物體和帶電小球帶有足夠多的電量且相對穩定，從而增強相互作用的對比性，易于觀察現象。
具體的實驗裝置如圖2所示，將兩個鋁箔泡沫塑料球用細漆包線懸掛在鐵架臺絕緣桿上，并分別位于感應起電機上放電球的兩側，通過絕緣導線與放電球相連。調節細漆包線的長度和放電球的位置，使它們在同一水平線上。
實驗時應注意以下幾點：
（1）所做的塑料球大小應盡可能相同，刮凈細漆包線上絕緣漆，以保證與包裹塑料球的鋁箔接觸良好。
（2）因只用感應起電機上的一個放電球，故要將另一個放電球盡可能地調節遠離一些，以免產生放電現象。
（3）為了增強實驗效果，開始時可將放電球置于兩個塑料球的正中間，均勻地搖動感應起電機，會發現兩個塑料球幾乎對稱地分開，然后沿著兩個塑料小球的連線，緩慢地向左（或右）移動放電球，讓學生觀察現象。
（4）如果實驗時空氣潮濕，可用取暖器或大功率燈泡對實驗裝置加熱，以提高實驗的成功率。
2 實驗的啟示
（1）做靜電實驗有困難是不爭的事實，但這不能作為我們不做實驗的理由。只要勤動手、多思考，辦法總比困難多。該實驗將兩個塑料球分置于放電球兩側，一方面是減小了兩個帶電塑料球間靜電作用的影響；另一方面在左右移動放電球或改變它們的帶電量（只需調節搖動感應電動機的快慢）時，會明顯地觀察到懸掛塑料小球的細漆包線與豎直方向偏離的角度變化。易于對比，更便于學生得出靜電力作用的特點，這比教科書上的實驗效果要好得多。
（2）教科書的演示實驗只做了同種電荷間的相互作用情況，對于異種電荷間的相互作用情況就難演示了，而本實驗就可以很好地解決此問題。因為感應起電機上的兩個放電球帶的就是異種電荷，只要將兩個塑料球與感應起電機上的另一個放電球相連就可以了。這可以在教師的指導下，讓學生來完成此實驗，學生的興趣會大增，極大地調動了學生主動參與的熱情，也培養了學生的科學態度和科學精神。
(欄目編輯王柏廬)
