由一道与验电器相关问题引起的思考

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangjinsong
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  例题把带正电的玻璃棒接近一个原来不带电的验电器时,金属箔上是否带电?带何种电?用手触摸一下验电器的金属球,手离开金属球后,移去玻璃棒,则验电器的金属箔是否张开?带何种电?
  思维突破
  实验事实是带正电的玻璃棒接近原来不带电的验电器时,金属箔会张开,说明验电器的金属箔上带有电荷。
  为何带电?带何种电?没有接触,恰发生带电现象,着实让人困惑。为了弄清疑问,先介绍一个基本模型。
  如图1所示,带电小球A靠近有绝缘支架且不带电的枕形金属导体,显而易见,由于静电感应,静电平衡时,“近端B带有与A异种性质的电荷,远端C带有与A同种性质的电荷”。
  回至例题中,金属球、金属杆及金属箔构成的整体与枕形金属导体雷同,带正电的玻璃棒靠近验电器,由于静电感应,“近端使金属球”带负电,“远端使金属箔”带正电。从而实现了思维的突破、认知的迁移。
  思维拓展
  例题中,若用手触摸一下验电器的金属球,手离开金属球后,移去玻璃棒,则验电器的金属箔是否张开?带何种电?思维深陷困境。
  回归图1,试问用手接触一下枕形金属的B端,则枕形金属导体是否带电?带何种电?有人认为B端负电荷会转移到地球上,所以枕形导体一定带正电;也有人认为因接地了,导体不再带电。那么事实怎样?
  人体属于导体,当手接触枕形金属,则枕形金属“接地”,地球也是一个导体。 原来枕形金属、人、地球整体构成 “一个巨形的导体”。由于静电感应,此刻枕形金属为近端带负电;地球的“另一侧”为远端带正电。若手与金属导体分离后,枕形金属上因仍有多余电子而带负电。与手接触导体部位无关。显然与基本模型具有同一本质属性。
  从基本模型到思维拓展,这是由浅显到本质的认识飞跃与思维拓展。
  触类旁通
  例题中,当用手触摸一下验电器的金属球,手离开金属球后,移去玻璃棒,则验电器的金属箔是否张开?带何种电?
  与枕形金属的静电感应形异质同。手触摸验电器金属球,验电器的导体部分通过人体“接地”。验电器的导体部分、人体及地球构成“巨形的导体”,近端是验电器的导体部分“带负电”,远端是地球的另一侧“带正电”,当手离开金属球后,再移去玻璃棒,验电器仍带负电,验电器的金属箔因带负电而张开。再次回归例题,让认知实现升华,使思维更广阔。
  知识纵横
  一个问题激活一片知识,纵横上下,融会贯通。例题与验电器相关,它必将引起相关问题的思考与知识牵连,如验电器作用——检验物体是否带电;原理——利用同种电荷相互排斥工作原理制成的;它的结构……;例题中,带正电的玻璃棒靠近验电器时,由于静电感应引起电荷的转移,即电子向验电器的金属球转移,使金属球因多余电子而带负电,金属箔因缺少电子而带正电;从而又联想到电荷的守恒……。
  我们生活在问题的海洋中,面对形形色色的问题,从具体问题的探索中学会思维、掌握方法、触类旁通。
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