对课本中一个演示实验的思考

周 斌 （山东滕州市龙泉街道滕东中学）

一、课本实验与结论

人民教育出版社出版的初中新课标物理九年级全册第十五章“电流和电路”第一节“电荷”中有这样一个演示电荷在导体中做定向运动的实验（课本P34～P35）：

如课本图15.1—4 和15.1—5，取两个相同的验电器A 和B，使A 带电，B 不带电。可以看到A 的金属箔张开，B 的金属箔闭合。先后用橡胶棒和金属杆把A 和B 连接起来，分别观察A、B 金属箔的张角有什么变化，两次实验有什么不同。

课本上对实验是这样描述的：用橡胶棒连接，验电器A、B金属箔的张角没有变化；用金属棒连接，验电器A 金属箔张开的角度减小，B 金属箔由闭合变为张开。这表明，验电器B 也带电。这就是说，有一部分电荷通过金属棒从A 移动到了B，电荷发生了移动。

二、探讨实验的结论

笔者认为，课本对实验现象的描述和结论是片面的。我们知道：物体的带电是由于电子的得失，对电子束缚能力弱的带正电、而对电子束缚能力强的带负电，金属中能够流动的也只有自由电子，因此，通过金属棒的电荷只能是电子而不可能是质子。所以，如果A 验电器开始带正电荷，则说明它失去了电子缺少电子，这样当金属棒将它们连接后应该是电子从B 流动到A，电流方向是从A 到B；如果A 验电器开始带负电荷，则说明它得到了电子多余电子，这样当金属棒连接后应该是电子从A 流动到B，电流方向是从B 到A。显然，电荷既可能通过金属棒从验电器A 流动到验电器B，也可能通过金属杆从验电器B 流动到验电器A。因此，课本的说法明显是片面的。笔者建议把“就是说，有一部分电荷通过金属棒从A 移动到了B，电荷发生了移动。”改为。“就是说，有一部分电荷通过金属棒在验电器A、B 间发生了移动，电荷发生了定向的移动。”

三、对实验的改进

这是老人教版教材的一个传统实验的进一步改进，改进后通过对比很容易引入导体和绝缘体的概念，但是笔者按照课本上的做法完成该实验的金属棒连接部分一直感到很难成功（验电器B 金属箔张开不明显），而完成实验的橡胶棒部分得到的现象也与教材说法略有出入（验电器A 的张角有所减小）。

是笔者的实验有问题还是教材的说法存在瑕疵？经过认真思考，笔者认为自己的实验反映的是客观事实，很可能是教材中的描述不严谨，下面具体谈谈理由：

先说用橡胶棒连接两个用电器，橡胶棒固然是绝缘体，但是它也可以带电，带电的橡胶棒可以把少部分电荷传递给验电器的金属箔，那么用电器的金属箔反过来也一定会把部分电荷传递给橡胶棒，因此，用橡胶棒把两个用电器连起来时，虽然看不到验电器B 金属箔的张开，但是却能发现验电器A金属箔的张角有较为明显的减小。这个实验验电器A 金属箔的变小是无法消除的，学生如果问起，这只需做简单的说明即可。因为毕竟验电器B 的金属箔没有张开，这正好说明了绝缘体能带电，但是不容易导电的特性，实验比生硬的说教好多了。

再分析金属棒连接时B 验电器金属箔张开不太明显的理由，这里原因有二：首先是A 验电器本身所带的电荷很少，而实验中连接后电荷还要分布在两个验电器和金属杆上，因此两个验电器上带的电荷就更少了，这样便很难看到B 张开，甚至A 张开也不明显。其次，电荷总是分布在导体的外表面，而且向外突出越多的地方电荷分布的越多，而课本上的这一实验设计金属棒太长，人为造成了两个向外的突出部分——尖端，它们分得了比较多的电荷，就使金属箔分得的电荷更少了。据此，笔者认为，要使实验现象明显，既要尽量减少实验器材，尤其要尽量减少导体材料突出部分的形成，并只使验电器的金属箔处于尖端，则实验的效果应该会明显一些。笔者首先想到的是不要金属杆，直接把两个验电器连接，这样做效果确实很明显，但是一些老师认为它很难突出说明电荷在导体中的流动，并不完善。后来笔者对此实验做了进一步的完善，完成这一实验时，要使用金属棒、但是要使它尽量短，而且实验时放置金属杆时还要如图2 放置，要注意尽量不使金属棒形成向外的突出部分。经过这样改进的实验不但效果较为理想还能很好的说明实验要说明的问题。

以上只是笔者对课本上这个实验的一些粗浅看法，如有不妥，还请个各位多多指教。