人教版高中物理選修3-1第一章第二節(jié)中有個演示實(shí)驗(yàn)——探究影響電荷間相互作用力的因素(P6),如圖1所示。該實(shí)驗(yàn)要求把系在絲線上的帶正電小球先后掛在圖中的P1、P2、P3等位置,目的是通過絲線偏離豎直方向的角度來比較小球在不同位置所受帶電體的作用力大小。而在實(shí)際教學(xué)中,由于靜電實(shí)驗(yàn)做起來有困難,主要是小球所帶電量會因?qū)嶒?yàn)器材、天氣等因素而逐漸減少,同時,懸掛在鐵架臺上的帶電小球,在三個不同位置受力的大小通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來的對比性較差,這些都影響了實(shí)驗(yàn)的效果,降低了實(shí)驗(yàn)的成功率,因而不少教師往往都是照本宣科,說說而已。這樣做既違背了教材編寫的意圖,無法體現(xiàn)新課程三維教學(xué)目標(biāo),也失去了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣、發(fā)展學(xué)生思維能力 和觀察能力的機(jī)會。如果利用感應(yīng)起電機(jī)來做此實(shí)驗(yàn),則可以較好地解決這個問題。
1 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
感應(yīng)起電機(jī)是一種能連續(xù)取得并積累較多正、負(fù)電荷的實(shí)驗(yàn)儀器,它能使帶電物體和帶電小球帶有足夠多的電量且相對穩(wěn)定,從而增強(qiáng)相互作用的對比性,易于觀察現(xiàn)象。
具體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,將兩個鋁箔泡沫塑料球用細(xì)漆包線懸掛在鐵架臺絕緣桿上,并分別位于感應(yīng)起電機(jī)上放電球的兩側(cè),通過絕緣導(dǎo)線與放電球相連。調(diào)節(jié)細(xì)漆包線的長度和放電球的位置,使它們在同一水平線上。
實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)所做的塑料球大小應(yīng)盡可能相同,刮凈細(xì)漆包線上絕緣漆,以保證與包裹塑料球的鋁箔接觸良好。
(2)因只用感應(yīng)起電機(jī)上的一個放電球,故要將另一個放電球盡可能地調(diào)節(jié)遠(yuǎn)離一些,以免產(chǎn)生放電現(xiàn)象。
(3)為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果,開始時可將放電球置于兩個塑料球的正中間,均勻地?fù)u動感應(yīng)起電機(jī),會發(fā)現(xiàn)兩個塑料球幾乎對稱地分開,然后沿著兩個塑料小球的連線,緩慢地向左(或右)移動放電球,讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。
(4)如果實(shí)驗(yàn)時空氣潮濕,可用取暖器或大功率燈泡對實(shí)驗(yàn)裝置加熱,以提高實(shí)驗(yàn)的成功率。
2 實(shí)驗(yàn)的啟示
(1)做靜電實(shí)驗(yàn)有困難是不爭的事實(shí),但這不能作為我們不做實(shí)驗(yàn)的理由。只要勤動手、多思考,辦法總比困難多。該實(shí)驗(yàn)將兩個塑料球分置于放電球兩側(cè),一方面是減小了兩個帶電塑料球間靜電作用的影響;另一方面在左右移動放電球或改變它們的帶電量(只需調(diào)節(jié)搖動感應(yīng)電動機(jī)的快慢)時,會明顯地觀察到懸掛塑料小球的細(xì)漆包線與豎直方向偏離的角度變化。易于對比,更便于學(xué)生得出靜電力作用的特點(diǎn),這比教科書上的實(shí)驗(yàn)效果要好得多。
(2)教科書的演示實(shí)驗(yàn)只做了同種電荷間的相互作用情況,對于異種電荷間的相互作用情況就難演示了,而本實(shí)驗(yàn)就可以很好地解決此問題。因?yàn)楦袘?yīng)起電機(jī)上的兩個放電球帶的就是異種電荷,只要將兩個塑料球與感應(yīng)起電機(jī)上的另一個放電球相連就可以了。這可以在教師的指導(dǎo)下,讓學(xué)生來完成此實(shí)驗(yàn),學(xué)生的興趣會大增,極大地調(diào)動了學(xué)生主動參與的熱情,也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
(欄目編輯王柏廬)