靜電現(xiàn)象教學點滴談

李軍

【關鍵詞】 物理教學；靜電現(xiàn)象；導體；電荷

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 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)象的應用》是對靜電場知識的具體應用。物理知識來源于生活，在教學中要以“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，但是在考試中很少涉及到靜電現(xiàn)象的試題，所以在教學中出現(xiàn)了教師不重視、學生不重視的現(xiàn)象。但這部分知識對于滲透STS（即科學、技術與生活）思想有重要的意義。下面，筆者結合教學實際，就靜電現(xiàn)象教學談談自己的體會。

一、處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部無電荷

當導體達到靜電平衡狀態(tài)后導體內(nèi)部是否存在電荷，學生不容易理解，經(jīng)常有學生誤認為導體內(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)。導體能夠?qū)щ娛且驗閮?nèi)部有自由移動的電荷，導體不帶電不是因為導體內(nèi)沒有電荷，而是因為導體內(nèi)部沒有多余出來的正負電荷，即導體內(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體后導體帶負電），是因為凈電荷為負電荷。當導體處于靜電平衡狀態(tài)后由于導體內(nèi)部的場強處處為零，即說明導體內(nèi)部沒有凈電荷。若存在凈電荷則說明導體還未達到靜電平衡狀態(tài)，即處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部沒有凈電荷。

二、靜電平衡狀態(tài)下導體的電荷只分布在外表面

為什么當導體達到靜電平衡狀態(tài)后電荷只能分布在導體的外表面，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。靜電平衡并非導體內(nèi)部沒有電荷，而是導體內(nèi)部沒有電荷定向移動。對于靜電平衡狀態(tài)的導體電荷分布人教版教材并沒有做明確說明。在教學中可以通過法拉第圓筒實驗來演示（如圖1）電荷分布在導體的外表面。教學中，可以結合實驗現(xiàn)象解釋內(nèi)部沒有凈電荷，故凈電荷只能分布在導體的外表面。

三、處于靜電平衡狀態(tài)的導體電荷集中在尖端

關于處于靜電平衡狀態(tài)的導體電荷集中在尖端，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論（如圖2）。對于該知識點的理解可以結合生活中的避雷針為學生講解。在教學中可以設計實驗：電風吹蠟燭（如圖3）通過實驗來增強知識的可視性。根據(jù)教學實際可以讓學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用

對于靜電屏蔽，學生有很強的好奇心和求知欲。在教學的過程中如何調(diào)動學生的積極性，最直接的手段是利用生活中的實例進行教學，這就需要教師在平時的教學之余積累生活中的小實驗，在教學中使其為教學真正服務。教學中可以通過實驗提升知識的深度，促進學生深度學習。在教學中，筆者通過手機信號的屏蔽來進行教學，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?，將實驗現(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)揮學生的創(chuàng)意

靜電現(xiàn)象的應用一節(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線接地，把輸電線屏蔽起來，教學中要充分利用課本插圖來理解相關知識。教材后面的“科學漫步”中講到了武當山金殿的雷火煉殿奇妙現(xiàn)象，可以作為研究性學習的課題展開研究。課本“問題與練習”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?？傊?，本部分知識與生活聯(lián)系緊密，課堂教學中要激發(fā)學生的學習積極性，鼓勵學生開展研究性學習，充分挖掘課外教學資源，讓學生能真正體會到物理知識來源于生活，能夠用所學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”教育科學規(guī)劃課題研究成果，課題編號GS[2016]GHB1345）

編輯：謝穎麗