静电现象教学点滴谈

李军

【关键词】 物理教学；静电现象；导体；电荷

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004—0463（2018）08—0125—01

高中物理选修3-1第一章《电场》第七节《静电现象的应用》是对静电场知识的具体应用。物理知识来源于生活，在教学中要以“从生活走进物理，用物理知识解决实际问题”为主线展开。静电现象与日常生活息息相关，但是在考试中很少涉及到静电现象的试题，所以在教学中出现了教师不重视、学生不重视的现象。但这部分知识对于渗透STS（即科学、技术与生活）思想有重要的意义。下面，笔者结合教学实际，就静电现象教学谈谈自己的体会。

一、處于静电平衡状态的导体内部无电荷

当导体达到静电平衡状态后导体内部是否存在电荷，学生不容易理解，经常有学生误认为导体内部没有电荷。原因是如果有电荷，电荷就会产生电场，自然就不是一种平衡状态。导体能够导电是因为内部有自由移动的电荷，导体不带电不是因为导体内没有电荷，而是因为导体内部没有多余出来的正负电荷，即导体内部没有净电荷。净电荷即正负电荷抵消后多余出来的未抵消的那部分电荷。原来不带电的导体通过接触的方式可以带电（如，用毛皮摩擦过的橡胶棒接触原来不带电的导体后导体带负电），是因为净电荷为负电荷。当导体处于静电平衡状态后由于导体内部的场强处处为零，即说明导体内部没有净电荷。若存在净电荷则说明导体还未达到静电平衡状态，即处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷。

二、静电平衡状态下导体的电荷只分布在外表面

为什么当导体达到静电平衡状态后电荷只能分布在导体的外表面，内部的电荷又到哪里去了？教师在授课过程中发现学生在此处理解较为困难，主要原因还是对静电平衡的实质理解不到位。静电平衡并非导体内部没有电荷，而是导体内部没有电荷定向移动。对于静电平衡状态的导体电荷分布人教版教材并没有做明确说明。在教学中可以通过法拉第圆筒实验来演示（如图1）电荷分布在导体的外表面。教学中，可以结合实验现象解释内部没有净电荷，故净电荷只能分布在导体的外表面。

三、处于静电平衡状态的导体电荷集中在尖端

关于处于静电平衡状态的导体电荷集中在尖端，人教版教材中没有明确的文字说明，通过课本插图电场线和等势面的分布情况可以得出电荷集中在尖端的结论（如图2）。对于该知识点的理解可以结合生活中的避雷针为学生讲解。在教学中可以设计实验：电风吹蜡烛（如图3）通过实验来增强知识的可视性。根据教学实际可以让学生通过其他途径来了解尖端放电现象，对静电平衡状态下导体电荷的分布进一步了解。

四、静电屏蔽是静电平衡的直接应用

对于静电屏蔽，学生有很强的好奇心和求知欲。在教学的过程中如何调动学生的积极性，最直接的手段是利用生活中的实例进行教学，这就需要教师在平时的教学之余积累生活中的小实验，在教学中使其为教学真正服务。教学中可以通过实验提升知识的深度，促进学生深度学习。在教学中，笔者通过手机信号的屏蔽来进行教学，手机信号靠电磁波传递，电场与磁场的交替传播形成电磁波。为了增强实验的可视性，将实验现象通过投影的形式展示，笔者将手机利用保鲜膜包裹好，打通电话，然后将手机放入事先准备好的NaCl水溶液，可以观察到手机的信号强度逐渐减弱，直到手机显示“呼叫失败”。这样设计，要比手机放在铁盒子中更加直观。

五、渗透STS思想，发挥学生的创意

静电现象的应用一节中教材插图列出了避雷针、远距离高压输电时将铁塔上面的两条导线接地，把输电线屏蔽起来，教学中要充分利用课本插图来理解相关知识。教材后面的“科学漫步”中讲到了武当山金殿的雷火炼殿奇妙现象，可以作为研究性学习的课题展开研究。课本“问题与练习”中有电子点火器的针状电极、超高压带电作业的工人所穿衣服的织物中掺入了金属丝都是很好的研究素材。总之，本部分知识与生活联系紧密，课堂教学中要激发学生的学习积极性，鼓励学生开展研究性学习，充分挖掘课外教学资源，让学生能真正体会到物理知识来源于生活，能够用所学的物理知识解释生活中的现象，感受物理知识对于科技进步和社会发展的重要性，对于渗透STS思想有很好的现实意义。

（注：本文为2016年度甘肃省“十三五”教育科学规划课题研究成果，课题编号GS[2016]GHB1345）

编辑：谢颖丽