靜電現(xiàn)象教學(xué)點滴談

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】 G633.7 【文獻標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2018）08—0125—01

高中物理選修3-1第一章《電場》第七節(jié)《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》是對靜電場知識的具體應(yīng)用。物理知識來源于生活，在教學(xué)中要以“從生活走進物理，用物理知識解決實際問題”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。但這部分知識對于滲透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)實際，就靜電現(xiàn)象教學(xué)談?wù)勛约旱捏w會。

一、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部無電荷

當(dāng)導(dǎo)體達到靜電平衡狀態(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)生誤認為導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷。原因是如果有電荷，電荷就會產(chǎn)生電場，自然就不是一種平衡狀態(tài)。導(dǎo)體能夠?qū)щ娛且驗閮?nèi)部有自由移動的電荷，導(dǎo)體不帶電不是因為導(dǎo)體內(nèi)沒有電荷，而是因為導(dǎo)體內(nèi)部沒有多余出來的正負電荷，即導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。凈電荷即正負電荷抵消后多余出來的未抵消的那部分電荷。原來不帶電的導(dǎo)體通過接觸的方式可以帶電（如，用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸原來不帶電的導(dǎo)體后導(dǎo)體帶負電），是因為凈電荷為負電荷。當(dāng)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)后由于導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零，即說明導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。若存在凈電荷則說明導(dǎo)體還未達到靜電平衡狀態(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，主要原因還是對靜電平衡的實質(zhì)理解不到位。靜電平衡并非導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，而是導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷定向移動。對于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體電荷分布人教版教材并沒有做明確說明。在教學(xué)中可以通過法拉第圓筒實驗來演示（如圖1）電荷分布在導(dǎo)體的外表面。教學(xué)中，可以結(jié)合實驗現(xiàn)象解釋內(nèi)部沒有凈電荷，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，人教版教材中沒有明確的文字說明，通過課本插圖電場線和等勢面的分布情況可以得出電荷集中在尖端的結(jié)論（如圖2）。對于該知識點的理解可以結(jié)合生活中的避雷針為學(xué)生講解。在教學(xué)中可以設(shè)計實驗：電風(fēng)吹蠟燭（如圖3）通過實驗來增強知識的可視性。根據(jù)教學(xué)實際可以讓學(xué)生通過其他途徑來了解尖端放電現(xiàn)象，對靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體電荷的分布進一步了解。

四、靜電屏蔽是靜電平衡的直接應(yīng)用

對于靜電屏蔽，學(xué)生有很強的好奇心和求知欲。在教學(xué)的過程中如何調(diào)動學(xué)生的積極性，最直接的手段是利用生活中的實例進行教學(xué)，這就需要教師在平時的教學(xué)之余積累生活中的小實驗，在教學(xué)中使其為教學(xué)真正服務(wù)。教學(xué)中可以通過實驗提升知識的深度，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)中，筆者通過手機信號的屏蔽來進行教學(xué)，手機信號靠電磁波傳遞，電場與磁場的交替?zhèn)鞑バ纬呻姶挪ā榱嗽鰪妼嶒灥目梢曅裕瑢嶒灛F(xiàn)象通過投影的形式展示，筆者將手機利用保鮮膜包裹好，打通電話，然后將手機放入事先準備好的NaCl水溶液，可以觀察到手機的信號強度逐漸減弱，直到手機顯示“呼叫失敗”。這樣設(shè)計，要比手機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、遠距離高壓輸電時將鐵塔上面的兩條導(dǎo)線接地，把輸電線屏蔽起來，教學(xué)中要充分利用課本插圖來理解相關(guān)知識。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“問題與練習(xí)”中有電子點火器的針狀電極、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)生能真正體會到物理知識來源于生活，能夠用所學(xué)的物理知識解釋生活中的現(xiàn)象，感受物理知識對于科技進步和社會發(fā)展的重要性，對于滲透STS思想有很好的現(xiàn)實意義。

（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GS[2016]GHB1345）

編輯：謝穎麗