“摩擦起电”实验教学建议

孟宪兰 孙晓斌

电荷是学生学习电学内容所接触的第一个基本概念，是学生学习电学的基础，所以必须让学生正确理解电荷的概念及不同电荷间作用的规律。但是，由于电荷看不见、摸不着，学生理解起来比较困难，要解决这一问题，除了认真做好课本上的实验外，引导学生积极主动地对实验进行大胆补充也是一个非常重要的环节。教学中，教师要充分把握学生的兴趣点，引导学生进行深刻、彻底、全面的实验。

一、电荷的引入

电荷虽然看不见，摸不着，非常抽象，但又和学生的生活息息相关，学生对此有着丰富的生活体验，这为本课的实施奠定了良好的基础。教师在电荷的引入上，可以多列举一些日常生活中的例子，这样能够拉近学生与物理知识间的距离，提高学生参与课堂教学的积极性。

教师可以引导学生思考生活中的这些现象：在干燥的秋冬季节，用塑料梳子梳头发时，头发会随着梳子飘起来，结果是越梳越乱；灰尘常被吸附在衣服的表面；晚上熄灯后脱衣服的时候，经常会看到闪闪亮光，同时还伴随有噼里啪啦的声响；冬季穿着羽绒服，在接触金属表面的时候经常会遭受“电击”；与头发摩擦过的塑料尺、塑料笔杆，能吸引碎纸屑；等等。通过这些现象，教师帮助学生认识到，神秘抽象的电荷原来与我们离得这么近，虽然看不见，摸不着，但是我们却能实实在在地感受到它的存在。

二、摩擦起电实验

摩擦起电的实验，课本上用的是毛皮摩擦橡胶棒，丝绸摩擦玻璃棒，然后用橡胶棒和玻璃棒都能使验电器的金属箔片张开一定角度，说明橡胶棒和玻璃棒上都带上了电荷。为了说明橡胶棒上带的电荷和玻璃棒上带的电荷是异种电荷，教师可以先用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器，验电器的金属箔片张开一定角度，然后再用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触这个验电器，结果金属箔片立即闭合。在这个实验中，学生虽然对毛皮摩擦过的橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒带异种电荷看得清清楚楚，但是心中仍会对以下两个问题感到非常不理解。第一个问题是，在这个实验中为什么仅仅是用毛皮摩擦橡胶棒，丝绸摩擦玻璃棒，反过来行不行？也就是说不仅用毛皮去摩擦橡胶棒，还要用毛皮去摩擦玻璃棒；不仅用丝绸去摩擦玻璃棒，还要用丝绸去摩擦橡胶棒。如果是这样的话，橡胶棒和玻璃棒带不带电荷？如果带的话，又带什么电荷？第二个问题是，为什么丝绸摩擦过的玻璃棒带的是正电荷，而毛皮摩擦过的橡胶棒带的是负电荷？而不是相反的结果？

要想给学生解释第二个问题，就要涉及原子结构，原子由带正电的原子核和核外带负电的电子组成，通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等，整个原子呈中性，也就是原子对外不显电性。原子核里正电荷数量很难改变，而核外电子却能摆脱原子核的束缚，转移到另一个物体上，从而使核外电子的数目改变。由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同，当两个物体互相摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它就容易失去电子，使跟它摩擦的物体得到电子，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。

初中学生要想真正透彻理解上面的这段话，还必须有赖于第一个问题的解决，解决的办法就是继续“做实验”。

实验1：用毛皮摩擦玻璃棒

实验现象：毛皮摩擦后的玻璃棒接触验电器的金属球，验电器的两片金属箔张开。

实验结论：毛皮摩擦玻璃棒，玻璃棒带上了电。

实验2：用丝绸摩擦橡胶棒

实验现象：丝绸摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，验电器的两片金属箔张开。

实验结论：丝绸摩擦橡胶棒，橡胶棒带上了电。

通过上面的两个实验，学生发现用毛皮摩擦玻璃棒，用丝绸摩擦橡胶棒，都可以使玻璃棒和橡胶棒带上电。学生感到很有趣，但他们又会接着想到另一个问题，那就是既然都带上了电，各带的是什么电荷哪？为此我们又做了下面的两个实验：

实验3：确定毛皮摩擦过的玻璃棒带什么电荷

实验做法：先用毛皮摩擦玻璃棒，摩擦后的玻璃棒接触验电器的金属小球，验电器的两片金属箔张开一定角度。再用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的小球。

实验现象：验电器的两片金属箔张开角度在第一时间是减小的。

实验结论：毛皮摩擦过的玻璃棒所带电荷与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相反，即毛皮摩擦过的玻璃棒带正电。

实验4：确定丝绸摩擦过的橡胶棒带什么电荷

实验做法：先用丝绸摩擦橡胶棒，摩擦后的橡胶棒接触验电器的金属小球，验电器的两片金属箔张开一定角度。再用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的小球。

实验现象：验电器的两片金属箔张开角度在第一时间是增大的。

实验结论：丝绸摩擦过的橡胶棒所带电荷与毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷相同，即丝绸摩擦过的橡胶棒带负电。

通过上面四个实验，不仅能够很好地回答第一个问题，而且学生对摩擦起电现象有了更加深刻的了解和认识，相互摩擦的两种不同材质的物体能否起电，取决于组成该物质的原子的原子核束缚电子能力的强弱对比，后面两个实验能够很好地帮助学生理解毛皮、丝绸、橡胶棒、玻璃棒的原子核束缚电子能力的强弱对比情况。组成橡胶棒的原子其原子核束缚电子的本领最强，其次是毛皮和丝绸，玻璃棒的原子核束缚电子的本领最弱。

三、建议

在日常教学中，教师要努力营造开放、民主的课堂氛围，不要拘泥于课本和教辅材料的限制，要充分了解学生的想法，努力捕捉学生思维的闪光点，重视学生提出的问题。对于学生提出的问题，能够用实验解决的，教师一定要充分利用实验给学生释疑解惑，最大限度地发挥实验教学的优势。通过学生自主实验，不仅能够提高他们的动手实验能力，而且还能培养科学探究精神。