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九龙坡区渝西中学 石伟希
一、问题的提出
摩擦起电实验属于静电实验，历来感到最难的是实验效果不明显，常常是费了九牛二虎之力，花了较长的时间进行摩擦，有时能看到少许纸屑被吸引，电荷的排斥、吸引根本看不见，验电器的金属箔更是不会张开。这种情况，上课的老师觉得伤脑筋，听课的学生觉得很扫兴、很无味。这一节，又是初中阶段电学知识的起始章节，实验是否成功，效果是否明显，直接影响学生学好本节乃至整个电学知识的欲望和动力。
二、原因分析
我们知道，通常物体是由分子、原子组成。原子都是由位于中心的原子核和核外高速运转的电子构成，原子核带正电，电子带负电。从电学的角度来看，任何物体都是拥有大量正、负电荷的集合体。在正常情况下，原子核的正电荷数和核外高速运转的电子构成，原子核带正电，电子带负电。原子核的正电荷数和核外电子负电荷数的总和是相等的，原子呈中性，由原子组成的物体对外也不显电性。但不同原子的原子核束缚核外电子的本领强弱不同，不同物质的物体在摩擦过程中都有一些摆脱了带正电的原子核的束缚，转移到另一个物体上去，而不同材料的物体彼此向对方转移的电子个数往往不等，则其结果必然是一个物体因失去一部分电子而带正电，另一个物体因得到多余的电子而带负电。二根经过摩擦的橡胶棒或玻璃棒上所带的电量大约只有10 库仑，电量很少，因此摩擦起电所带电量的多少与相应摩擦的物质有关；另外空气及被摩擦的物体潮湿了，其绝缘程度降低，也不易起电；还有物体的温度及表面的粗糙程度，表面杂质层的情况等都影响摩擦起电的效果。
三．寻求解决的方法
针对这一情况，在上本节课之前，我多次与实验员进行分析、讨论，设计实验方案。选择实验器材，进行实验。首先直接按课本上的阐述实验方案进行试验，把玻璃棒(或橡胶棒)分别与丝绸(或毛皮)摩擦后靠近，如图1所示的纸屑，开始有少量纸屑被吸引，再反复摩擦几下去靠近时，一点都不吸引了。摩擦的目的是增加两种不同物质的接触面积，使较多的电子从一个物体转移到另一个物体上以增大电量，于是操作时，加大紧握力度和摩擦的幅度及抽出的速度，效果又较前次明显。当用与毛皮摩擦后的橡胶棒和丝绸摩擦后的玻璃棒做如图2的实验时，根本看不见橡胶棒与橡胶棒的排斥(或玻璃棒与玻璃棒的排斥)，橡胶棒与玻璃棒，也无吸引现象，把两棒平行靠近时效果仍不明显。分析原因，考虑到可能是丝绸、毛皮受潮了，就采取用电吹风吹毛皮、丝绸、橡胶棒和玻璃棒5分钟左右，这时试验，能看见图1中的纸屑迅速被吸引“跳上”玻璃棒(或橡胶棒)；在图2甲图中将两棒平行靠近时，能看见明显的排斥现象，乙图中两棒平行靠近时有明显的吸引现象；但做图3中的实验时，看不见验电器金属箔张开。又考虑用电烘箱进行烘烤，烤了半个小时左右，温度60 0C左右，再做试验，这次不论是丝绸与玻璃棒摩擦，还是橡胶棒与毛皮摩擦，只须轻轻摩擦几下就能听到摩擦发出的“嚓嚓"的放电声，把摩擦后的玻璃棒拿去靠近纸屑，大量的纸屑很快跳上玻璃棒；用摩擦后的玻璃棒、橡胶棒做图2的实验，排斥和吸引现象比前次更明显；再做图3的实验时验电器金属箔迅速张开一明显角度。按照最后试验的方案到教室给学生上课时，两个班的效果都很好。学生看得非常兴奋，兴趣大增，老师也教得轻松，对后面难点知识的分析，学生能迎刃而解。
上面的试验方案，虽然当时的效果明显，但是不能一劳永逸，第二年再上这一节课时，若想课前不做任何准备直接沿用上一年的方法，仍将陷入效果不明显、学生乏味，甚至出现与书本上相反现象的尴尬场面。因为这时各种材料不仅受潮还受表面杂质层的影响，因此实验前还得把丝绸、毛皮等材料清洁干燥，而且干燥时，温度不能过高，这样才能达到预期的效果。在潮湿的天气，用有机玻璃棒和聚碳酸脂棒来代替玻璃棒和橡胶棒，尼龙绸代替丝绸效果会更好。但有机玻璃棒和玻璃棒不能混用(或聚碳酸脂棒与橡胶棒不能混用)，因为与丝绸摩擦后的玻璃棒和与丝绸摩擦后的有机玻璃棒相互平行靠近时，不但不会排斥，而且还会吸引，若用此实验，会给学生造成“同种电荷互相吸引”的错误知识。作为老师，课前要特别注意材料的选择切不可慌忙“上阵’，随便拿两根“摩擦棒”，想当然在课堂上进行实验。每一个实验在教学前，教师若能认真亲自实验操作，课堂上教师就会教得轻松，学生学得愉快，就会激发出学生浓厚的学习兴趣、强烈的求知欲望及发展探索真理的热情，同时培养学生实事求是的科学态度。
四、课外活动充实课本知识
在摩擦起电实验中，若注意了以上事项，做起来是比较容易成功、简单易行的。另外，我还利用我校“整改班"的有利条件组织学生进行课外小实验活动，学生参与活动非常踊跃。第一，让头发长的女同学用“洗发香波"等洗涤用品洗净头发，干燥后(晴天可自然干燥，雨天可用电吹风吹干)，用牛角梳子或木梳子等从上向下梳理头发，让他们自己观察头发越梳越散开，并听到“嚓嚓"的放电声，强化带电体对轻小物体的吸引和同种电荷互相排斥的知识。第二，用一段捆商品用的聚丙烯塑料，从它的一端将它撕成碎长条如图4，用一只手提着上端，另一只手(干燥、清洁、无汗迹)握着它，由上往下摩擦几下，这样碎条就因带上同种电荷而彼此排斥、膨胀散开．人靠近它，它就向人追来，把它靠近墙壁，它就贴在墙上，好象扎在土壤里一束草根的模型，经久不落，学生实验成功后欢呼雀跃起来。第三，把一块大小适当的有机玻璃板架在桌上的两本书之间，如图5所示，玻璃板下放一些碎纸屑。当用丝绸(或化纤材料)在板上面摩擦时，就可以看到纸屑在下面不断地上上下下地跳动(在干燥的冬天，可用普通玻璃板代替有机玻璃板进行实验)。课本上的实验现象在学生手上变得更加生动形象，学生再一次感到惊喜和快活。第四，把橡胶棒与毛皮摩擦(或玻璃棒与丝绸摩擦)使棒带电，如图6，当带电体靠近用细尼龙丝(或丝线)悬在支架上的薄纸筒，薄纸筒会被它吸引偏离平衡位置，与它接触后，又会被排斥离开。第五，手掌与聚苯乙烯泡沫塑料(简称泡沫塑料)摩擦，起电效果很好，人站在一块干净干燥的足够大的泡沫塑料上，周围不与其他物体接触，用一只手与放在桌面上干净干燥的大小约为20 X 40 X 5厘米3的泡沫塑料块摩擦数下，人体便带上了电荷。取一个乒乓球，放在水平桌面上，然后用带电的手去接近乒乓球，球就向手滚过来，并能追着手运动。这说明带电体不但可以吸引轻小物体，也能吸引像乒乓球这样较大的物体。实验的可行性强，可见性大，对激发学生的兴趣起着重要的作用，学生却争先恐后排着队去试验。这些活动对教材知识的有力补充。
五、举例认识静电的利弊
对于摩擦起电还可列举例子，谈谈它在生活、生产中的利弊，开阔了学生的视野，认识书本知识在实际中的应用。
摩擦产生的静电，在生产、生活上会给人们带来很多麻烦，甚至造成危害。如：空中的云层与云层间摩擦产生的静电放电现象——雷击，可能会使人们的生命、财产受到严重损失；打印机上，打印纸与打印纸之间的摩擦起电，会使打印纸粘在一起，难于分开，给打印工作带来麻烦。因此在附着装载打印纸之前应扇动纸叠清除静电附著；在制药生产中，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准纯度；在空中飞行的飞机与空气-摩擦而带的电在着陆过程中如果没有导走，地勤人员接近机身时，人与飞机间会产生火花放电，严重时能将人击倒；静电的电火花能点燃某些易燃物质而引起爆炸，装汽油或柴油等液体燃料的油罐卡车，在灌油、运输过程中，燃油与油罐摩擦、撞击而带的电如果没有及时导走，积累到一定程度，会产生电火花，引起爆炸。静电的危害很大，但是人们早就寻找到了除静电危害的基本方法，就是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。具体措施多种多样。为了防雷，人们安上了避雷针；油罐靠一条拖在地上的铁链把静电导走；飞机上通常装有搭地线，也有用电橡胶做机轮胎，着陆时，它们可以将机身的静电导入地下。说了这么多静电的危害，但也不要“谈虎色变"，任何事物都有它的两面性。
正确应用静电对人们也有有利的一面。如以煤为燃料的工厂、电站，每天排出的烟带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且造成严重的环境污染。可以利用静电除尘器消除烟气中的煤粉，排除的烟就成为清洁的了。静电还广泛应用于静电喷涂、静电复印等现代技术中。摩擦起电从书本到实践到现代技术中都有着重要的研究价值和使用价值，需要我们努力去不断探索。