新型静电演示实验综合装置

安徽省蒙城县第六中学  李松

一、制作背景

初中物理教学中与静电有关的几个实验常常做不成功，有些老师在讲解这部分内容的时候干脆就不做实验了。究其原因主要是环境潮湿漏电造成的，而环境潮湿程度受着天气的影响，根据教学计划要求，如果想把实验按时做成功的话，必须采取人工干预法。我制作的“新型静电演示实验综合装置”，附有简易的烘干装置可以让器材周围局部环境保持干燥，确保静电实验百分之百成功。在演示电荷间相互作用的实验时，通常都是将一个带电体水平悬挂着，受力时发生的是水平方向旋转，学生观察的视角不佳。我经过长期思考研究突发奇想，变“水平旋转式”成“竖直偏转式”，已经试验果真获得意想不到的好效果。

二、本装置的创新点

    （一）附有简易的烘干装置在什么情况下都可以做好有关的静电实验。

（二）在演示电荷间的相互作用时，一改过去的水平旋转式为竖直针偏式演示，易于学生观察。

三、制作过程

（一）箱体的制作：用亚克力板裁取长46cmx36cm两块板做前后面，36cmx10cm两块板做侧面，46cmx10cm一块板做底面，47cmx11cm一块板做盖子，用亚克力板专用胶水把它们组装起来。

（二）底部加热烘干结构的制作：用亚克力板裁取46cmx10cm一块板，用电钻钻出直径40mm的孔5个，每个孔各安装一盏40w的白炽灯，按设计的电路安装控制开关和连接的导线、插头。

（三）内部隔板的制作：用亚克力板裁取46cmx7cm一块板，钻出直径10mm的孔15个，裁取46cmx1cm板条一根，7cmx1cm板条两根做支撑架，固定隔板。

（四）指针的制作：用亚克力板裁取20cmx1cm板条一根，钻孔、打磨、配重。在装置正面中上部钻孔安装转轴，装上指针即可。

（五）储物盒的制作：用亚克力板裁取15cmx5cm板3块，5cmx5cm板4块，用亚克力板专用胶水组装成盒。

（六）验电器的制作：用亚克力板裁取10cmx10cm板一块，钻孔，插入金属棒，配备锡纸片，放置在该装置的上部。

四、使用方法

把装有碎纸屑、泡沫粒、羽毛的储物盒放置在本装置上部内侧；放置好验电器；把玻璃棒、橡胶棒、丝绸、毛皮放置在内部的隔板上，盖上盖子，接通电源，根据实际情况的需要用开关控制亮灯的个数，几分钟后即可开始实验。

   （一）演示“摩擦起电”实验

1、操作过程

打开盖子，取出烘干后的橡胶棒和毛皮，先用没与毛皮摩擦过的橡胶棒分别靠近储物盒里的纸屑、羽毛和泡沫粒，提醒学生观察有什么现象发生；再用毛皮摩擦过的橡胶棒，分别去靠近储物盒里的纸屑、羽毛和泡沫粒，提醒学生观察有什么现象发生。很明显，用毛皮摩擦过的橡胶棒均能吸引轻小物体。同理，可以改用丝绸与玻璃棒重复上述实验过程。

    2、实验分析

（1）引导学生分析，纸屑、羽毛和泡沫粒这些物体与常见的一些物体相比具有什么共同点：都属于轻小物体。用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近这些轻小物体的时候，发生什么现象？吸引。没用毛皮摩擦过的橡胶棒去靠近这些轻小物体的时候，可发生什么现象？不吸引。用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近这些轻小物体的时候，发生什么现象？吸引。没用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近这些轻小物体的时候，可发生什么现象？不吸引。

（2）讲解：物体若具有吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电。像用毛皮摩擦过的橡胶棒和用丝绸摩擦过的玻璃棒，它们都具有吸引轻小物体的性质，我们就说它们带了电了，或者说它们是一个带电体。我们用什么方法让橡胶棒和玻璃棒带了电了？摩擦。

    3、结论

    用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒都能吸引轻小物体，都是因为它们通过摩擦的方式带了电。

   （二）演示“电荷间相互作用”实验

1、操作过程

    取下指针，用丝绸快速摩擦，并立即把指针安装回原处，用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近指针，会发现有明显的“排斥”现象；用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近指针，会发现有明显的“吸引”现象。

2、实验分析

（1）引导学生分析，用相同材料的丝绸去摩擦玻璃棒，玻璃棒带的电荷种类是一样的，带相同种类电荷的玻璃棒相互靠近时出现排斥，说明：同种电荷之间发生相互排斥。大量实验都证明出这一点。用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近指针，发现有明显的“吸引”现象，说明用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷种类与用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷种类肯定是不一样的。

（2）讲解：经大量科学实验研究，自然界只存在两种电荷。一种是与用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷一样的，物理学中规定它是正电荷；另一种是与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷一样的，物理学中规定它是负电荷。

3、结论

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

  （三）演示“验电器的使用”实验

1、验电器的结构名称：金属球、金属杆、金属箔

2、验电器的工作原理：同种电荷相互排斥。将待检验的物体接触金属球后离开，若待检验的物体带电，便会有电荷传到金属球上在金属杆传到金属箔片上。因金属箔与金属杆的电荷来源相同，种类相同，所以发生相斥，再加上金属箔较轻，所以会发生偏转，张开一定的角度。我们根据看到的金属箔片，是否发生偏转或张开角度大小，来判断待检验的物体是否带电或带电量大小。

3、验电器的主要用法：

    用丝绸摩擦过的玻璃棒或用毛皮摩擦过橡胶棒接触一下验电器的金属球，让学生注意观察：验电器的金属箔是否发生偏转或张开一定的角度。说明什么问题？可以请学生操作回答。