基于科学探究的初中静电教学研究

摘 要 静电的产生方式可以分为三种，摩擦起电、感应起电、接触起电。学生在进行静电相关知识的学习过程中，对摩擦起电这一现象在生活中接触的较多，理解起来相对较容易，而对于感应起电、接触起电两种起电方式的直观感受较少，增加了学生理解相关知识的难度，同时对于感应起电和接触起电的区分也是教学中的难点之一。为突破相关的教学难点，教师采用营造问题情境，学生自主探究实验，学生动手制作简易自制教具实验，进行摩擦起电、感应起电和接触起电的实验探究，在探究的过程中完善学生的知识建构，加深学生对知识本质的理解，培养学生的综合素养及探究能力。

关键词 静电教学 摩擦起电 感应起电 接触起电 综合素养 探究能力

在初中物理教学中，静电的产生和本质是相对比较抽象的知识内容，学生在相关概念的理解上存在着一定的困难，而如何将抽象的知识，看不见的静电形象化，具体化，加深学生对知识的理解是教学中的重点问题，也是难点问题。为突破这一教学难点，本研究采用以问题为引导的阶梯式科学探究模式进行教学设置，力图使学生在自主探究的模式下体验静电知识的本质，理解产生静电现象的原因。

1以问题为引导的科学探究静电课程

静电的产生有摩擦起电、感应起电、接触起电三种方式。对于学生而言，在生活中最常见的、最容易体验的现象是用摩擦的方法使物体起电。比如说用塑料梳子梳头发，在头发干燥的情况下，头发会跟随梳子的离去而飞起，甚至还会听到响声；北方的冬天在脱毛衣的时候能够听到噼啪的响声，甚至有时候能够看到电火花……这些都是由于摩擦使物体起电的方式，当两个物体互相摩擦时，一些束缚的不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而起负电，失去电子的则起正电。对于“摩擦使物体起电”的方式学生由于有生活方面的经验，对它的理解还是相对容易一些的。而对于接触起电和感应起电的生活实例是较少的，又是不容易辨别的两种产生静电的方式，他们更为抽象，更不易理解静电产生的本质。此外，这一现象即使出现在学生的生活中，学生也很容易将这一现象忽略。因此，教师在教学中设置了相应的教学情境，让学生在真实的生活情境中进行自主探究实验的方式，再通过使用易拉罐自制探究实验器材的方式进一步的进行自主探究，通过问题为引导的探究模式，带领学生一步步完成对知识的理解和建构，探究物理知识，了解静电的奥秘，再通过一系列自制简易实验器材让学生亲手制作，结合以问题为引导的探究实验模式，引导学生完成对静电知识本质的理解、知识体系的建构，综合素养的提升。

2探究阶梯一：生活情境中静电现象的体验

在静电课程的设置中，首先创设生活中的具体情境，让学生体验真实环境中的摩擦起电现象，探究摩擦起电的本质。首先，教师为学生准备相应的探究材料：塑料尺、橡胶棒、玻璃棒、毛皮、丝绸、毛衣、空气加湿器、吹风机等物品，学生也可以利用身边的物品进行实验探究。教师引领学生模拟生活中的静电现象，让学生身临其境的用科学探究的方法解决身边的物理现象。通过让学生观察和体验穿脱毛衣、塑料尺和毛衣摩擦、橡胶棒和毛皮摩擦、玻璃棒和丝绸摩擦，都能够吸引轻小物体，通过这些现象的观察，学生可以总结摩擦起电的特点。再引导学生通过问题的引导进行进一步探究，那么，是不是在任何情况下脱毛衣都会产生静电现象呢？是不是在任何条件下，毛皮摩擦橡胶棒都能吸引轻小物体呢？学生通过进一步的科学探究，用加湿器加湿空气，发现当空气变得潮湿的时候，脱毛衣就不会产生静电现象。在毛皮或丝绸的表面淋上水，也不会产生静电，但如果用吹风机将他们吹干，就会更容易产生静电现象。从而得出结论，干燥的条件下容易产生静电，同时总结出消除静电的有效方法之一是使物体所在环境，或物理表面处于潮湿的状态。从而完成了摩擦起电现象的探究。

3探究阶梯二：自制教具感受感应起电和接触起电现象

首先，为使学生对“感应起电”的概念建立初步的认识，制作感应起电自制教具。

准备一个空易拉罐瓶，将易拉罐瓶壁剪下一段，剪成长方形（这一步可以让学生在课下完成，然后将剪好的薄铝片起到课堂上进行制作，可以节省时间）。将剪好的长方形铝片卷成圆筒状。根据卷好的圆筒的大小剪一片铝箔片（香烟盒纸或口香糖纸上的滤波片即可），长度略短于圆筒的高度，宽度约为圆筒周长的五分之一即可。将铝箔片黏在圆筒的侧壁上。最后将其固定在泡沫上，起到固定和绝缘的作用。

在制作的过程中，学生要进行思考，铝箔片和易拉罐瓶都属于金属，是可以导电的，在底座放上绝缘的泡沫，是不可以导电的。制作完毕后，通过将摩擦过的起电的橡胶棒或玻璃棒靠近圆筒的方式进行探究，靠近的过程中，会发现即使起电体没有碰到铝箔片，铝箔片一样会飞起来，与圆筒形成一定的角度。引导学生进行思考，铝箔片为什么会张开一定角度呢，是由于起电体靠近圆筒和铝箔片时，他们都带了相同性质的电，根据同种性质的电荷相互排斥的原理，轻质的铝箔片就会原理易拉罐圆筒，探究得到了第一个结论，没有经过摩擦的铝箔片和易拉罐圆筒也能够起电，那这种非接触的方式起电的方法就是感应起电。再通过动画制作感应起电电荷的运动情况，加深学生对感应起电知识本质的理解。

学生建立了感应起电的概念后，要进一步理解接触起电，并且突破区分感应起电和接触起电两个概念的难点。设计了接触与感应起电两用自制器材，帮助学生进行知识探究。

依然选用空易拉罐的瓶壁作为制作材料，沿着易拉罐瓶的横向方向剪下宽约1.5cm的长方形薄铝片，折三次折成直角，折成“”的倒钩形状。在其上端水平面右侧相距5mm处剪下两个长约5mm的开口。剪两个大小相同的长方形铝箔片，铝箔片的宽度大约为2～3mm即可。用细软的铜丝将两个铝箔片连在一起。将铜丝等长对折固定在支架刚刚切开的开口处。最后将制作好的易拉罐支架放在泡沫块上，进行下一步的实验探究。

学生在制作的过程中，学生进行思考，教师请学生思考如何使自制教具起电，有几种方法，自制教具起电之后，会观察到什么樣的现象，显示物体已经带电了。

學生由于有了上一个自制教具的经验，会猜测用起电的橡胶棒或玻璃棒接近自制教具时，教具会感应到电，并且两个铝箔片会起有相同性质的电，从而产生斥力，然后铝箔片会张开。通过这样的方式物体可以验证自制教具起有电荷。

这时，教师再请学生用摩擦过的橡胶棒或玻璃棒轻轻的接触支架的上表面，请同学们观察现象，并说出产生这一现象的原因。学生们会观察到，同样铝箔片也会慢慢张开，而且反复的用起电体接触支架的上表面，铝箔片的张角会逐渐变得更大。从而证明，当起电体接触支架时，支架通过接触的方式起了电，与此同时两个铝箔片也感应到了支架上所起的电荷，同时发生了感应起电的现象，并且他们同时起有了相同性质的电，产生了斥力，使铝箔片的张角张开。随着接触次数的增加，支架上由于接触起电所起的电荷数增多，同时铝箔片感应到的电荷就会随之增加，铝箔片之间的斥力就会越大，张角也会随之增大。最后再通过动画制作，让学生观察接触起电电荷的移动情况，加深学生对接触起电的理解，同时完善对感应起电和接触起电两种起电方式区别的理解。以此，完成了静电产生的知识建构过程，在真实情境中进行实践，学习物理知识，发展科学素养。

4结束语

通过以问题为引导的阶梯式探究实验，让学生在真实的教学情境中感受物理知识，体验科学探究的过程，通过解决生活中的实际问题，亲手制作的感应起电和接触起电自制教具完成静电知识的学习，加深对知识本质的理解，完善知识结构，发展应用所学知识解决身边物理问题的素养。此外，通过学生亲自动手制作实验器材，提高学生学习参与度和学习兴趣，促进学生动手能力的发展，将学生从枯燥单一的理论学习中解放出来，变被动的学习为主动；在探究的过程中，学生全身心的投入，从感性认识上加深了对物理知识本质的理解；教具的设计采用身边常见的废弃物品，充分、合理的对教学资源进行利用，培养了学生环保意识和热爱生活的品质，最终达到培养学生综合素养的目的。

作者简介：侯丹（1984.08-），女，汉，内蒙古通辽市，天津师范大学物理与材料科学学院，博士，实验师，物理实验教学。

参考文献

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