基于思维发展的对话式高中物理教学探析

唐昌琳

[摘 要]课堂预设与课堂生成是相辅相成的，教师在课前必须有预设，但在实际教学中，又不能拘泥于预设。对话式教学具有很大的不确定性，给教师的教学带来了一定的难度，但这样的教学能完善学生的知识结构。物理知识变成了话题，讨论成了手段，课堂成了育人的环境，教师和学生共享知识、经验，营造了一种和谐、智慧的教学氛围，还原了课堂教学的本质。实际教学中，如何更好地利用课堂生成性资源，值得广大教师不断探索。

[关键词]思维课堂；对话教学；静电场；电荷及其守恒定律

[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2017）32003802

在《静电场》复习的第一节课，笔者原计划是复习厘清相关概念。按照教材的设计顺序，从《电荷及其守恒定律》开始，逐步推进。在推进到接触起电时，教学完全脱离了笔者的预设，演变成一节很有趣的生成课。在教学过程中选择合适的方法，抛出不同的论点，抽丝剥茧，解开物理难题，解开电荷传导的神秘面纱。在课堂教学中，大家积极思考、讨论、发表见解，气氛轻松活跃。下面就把这节课复述如下：

我们知道物质由原子和分子构成，原子由原子核（含带正电的质子、不带电的中子）与核外电子组成，原子核中质子所带正电荷与核外电子所带负电荷数量相等，而使原子成电中性，所以一般物体对外都有表现出电中性。使物体失去电子，物体就有多余的正电荷，因而带正电；使物体得到电子，物体就有多余的负电荷，因而带负电，这种使物体带上正電或负电的过程叫作起电。

【教师】起电的方式有哪几种？

【学生】摩擦起电、接触起电、感应起电。

【教师】对。其中摩擦起电我们在初中就已经学过了，大家还记得用丝绸摩擦过的玻璃棒、用毛皮摩擦过的橡胶棒各带什么电吗？

【学生】用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电、用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。

【教师】对。这就是说用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子就带负电；而用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒得到电子带负电，对应毛皮就带正电。同学们，我们回头看看这四种相互摩擦的物体，会发现它们都不是良好的导电体。请问用金属棒与毛皮或丝绸摩擦，金属棒能带电吗？

【学生】不能带电、能带电、没试过不知道。

学生给出了三种回答，教师可引导学生寻找身边的金属棒（金属直尺等），然后用金属棒在自己的头上反复摩擦，发现不能起电（塑料棒起电效果明显），明确了答案。

【教师】为什么这些物体间摩擦又不能起电呢？难道是它们之间的摩擦，没法使电子转移？

【学生】在摩擦过程中可能一方会失去电子，由于有良好的导电体存在，转移到另一方的电子在库仑力的作用下又回来了，所以不能起电。

【教师】对的。摩擦起电要在干燥（空气湿度低、不导电）的环境里的两个绝缘性能比较好的物体间进行。摩擦起电，我们就分析到这里，下面我们来看看接触起电。

【教师】大家都知道，接触起电就是一个带电的物体与一个不带电的物体接触，把一些电荷转移到原来不带电的物体上的过程。如图1所示，一个带正电的绝缘金属球A与一个不带电的绝缘金属球B接触一下，再分开，B球带什么电？

【学生】正电。

【教师】一个绝缘带正电金属球A与一个不带电的绝缘塑料球B接触一下，再分开，B球带什么电？

【学生】不带电。

【教师】为什么？

【学生】金属球内有大量的自由电子，当一个带正电的金属球A与一个不带电的金属球B接触时，A球会把B球中的部分自由电子吸引到A球上中和一部分正电荷，这样B球就因失去电子而带正电了，A球因中和了部分正电荷，电荷量减少，等效为A球上的正电荷转移到B球上。如果把B球换成塑料球，因其没有自由电子，所以当带正电的A球与其接触再分开，B球自然就不带电了。

【教师】很好！那么一个带负电的绝缘金属球A与一个不带电的绝缘金属球B接触一下，再分开，B球带什么电？

【学生】负电。

【教师】那它们又是怎样实现电荷转移的？

【学生甲】A球把B球中部分正电荷吸引到A球上中和，所以B球带负电，A球的电量也比原来少了。

【学生乙】不对。带正电的是原子核，不能迁移的。

【教师】乙同学说得很对，金属导体中的原子核是不能定向迁移参与导电的。那原因又是什么呢？谁能说清楚！

【学生丙】根据同种电荷相互排斥的原理，A球的负电荷必分布在其外表面。当B球与其接触时，B球就相当于A球的一部分，在库仑力的作用下，A球中的负电荷一部分被排斥到B球的外表面上去了。

【教师】丙同学说得很对，他抓住了“金属导体中能够迁移的是自由电子”与“同种电荷相互排斥”这两个原理。

【教师】接触起电的原理我们弄清楚了，那我们再来看看感应起电的原理。如图2所示，取一对带绝缘支柱的不带电导体A、B，使它们彼此接触，置于带正电的绝缘金属球C附近，A、B导体各带什么电？为什么？

【学生】A导体的左端带负电、B导体的右端带正电。A、B导体靠在一起就相当于一个导体，其中含有大量自由电子且处于C球所产生的电场中，在C球电场力作用下，自由电子向C球靠近而在A导体的左端聚集，就出现A导体的左端带负电、B导体的右端带正电的现象了。

【教师】此时把C球移走，A、B导体各带什么电？

【学生】C球移走后，外电场消失，原A导体左端的负电荷与B导体右端的正电荷相互吸引而中和了，即C球移走后，A、B导体不带电。

【教师】如图3，先把A、B导体分开，再移走C球，A、B导体各带什么电？

【学生】先把A、B导体分开，A导体带负电荷，B导体带正电荷。此后再移开C球，A、B导体就分别带上了等量的负电荷与正电荷。

【教师】如果把A、B两个绝缘导体换成一个带绝缘支柱的金属导体D，如图4所示，再置于带正电的C球附近，能否让导体D带电？如果能，D导体将带什么电？

【学生】D导体置于带正电的C球附近，其左端感应出负电，右端感应出正电，但C球移走后，D导体中的正负电荷又将中和。用这个办法无法使D导体带电。

【教师】同学们可否想出一个办法，在C球移走前，把D导体上的某种电荷导走呢？

【学生】可以把D导体的右端接一下地，如图5所示。因D导体的右端电势比大地高，在接地导线中电场线沿导线指向大地。虽然D导体右端的正电荷无法迁移，但大地有大量的自由电子，其中一些自由电子在电场力作用下沿导线往上迁移与D导体右端的正电荷中和，从而使D导体有富余的负电荷。撤掉接地导线，再移走C球，D导体就带负电了。

【教師】很好！如果在D导体的左端接一下地，如图6所示，撤掉接地导线，再移走C球，D导体将带什么电？

【学生】带负电、带正电（两种答案几乎各占一半，还各有理由）。

【教师】同学们，我们暂且不管谁正确，一起来分析寻找正确答案。首先请大家告诉我，在接地前D导体左右两端电势有什么关系？为什么？

【学生】相等。因为处于电场中的导体平衡时是个等势体。

【教师】对。既然D导体是个等势体，它各处的电势都相等，说明D导体上任意一点与大地的电势差都一样，那从D导体任何一个地方接地，沿导线建立的电场线都由D导体沿导线指向大地。负电荷所受电场力与电场方向相反，所以D导体左端的负电荷不可能迁移到大地，只有大地的自由电子在电场力作用下由低电势到高电势，与D导体上的正电荷中和，这样撤走接地导线后，再移走C球，D导体自然就带负电了。

【教师】如图7所示，将绝缘金属导体D置于带负电的E球附近，用导线把D导体接一下地，撤掉接地导线再移走E球，D导体将带什么电？为什么？

【学生】正电荷。凭感觉（部分学生）。

【教师】凭感觉可不行，哪位同学能说出具体道理？

【学生】导体D处在负电荷的电场中，电势比大地低，为负值，现把D导体接地，沿导线建立的电场线由大地沿导线指向D导体。D导体右端的负电荷在电场力作用下由D导体迁移到大地，撤掉接地导线，再移走E球，D导体将带正电。

【教师】很好！感应起电的原理大家基本掌握了。需要提醒的是：用手摸一下导体跟接地是等效的（以前做过解释）。

其实，教学过程中，还有许多讨论的细节没有一一录入，本节课进行到这里，40分钟已告罄。

反思：三种起电方式本想快速过一过，在讲到带负电的金属球与不带电的金属球接触起电时，发现学生对接触起电的原理不是十分清楚，主要表现在电荷的迁移上。感应起电的电荷迁移要比接触起电的更复杂，而且还牵涉电场线、电势及其关系等知识。基于上述考虑，本节课的重点就放在解决三种起电方式的原理上。在教学过程中，发现学生的思维活跃、心情愉悦，说明教学效果是好的。虽然没能完成预设的教学任务，“好像损失”了一些时间，但笔者认为是值得的。

注：作者为广西教育科学“十三五”规划《基于学科核心素养构建有效思维课堂教学模式研究》（立项号2017B031）课题组成员。

（责任编辑 易志毅）