对头发屑模拟电场线的实验教学
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1 两种现象产生的物理原理相同吗
生活中每个人都有这样的经历，在空气干燥时，用塑料 梳子梳头发，头发丝发散开且随梳子飘起来，几乎所有同学 都能说出其中的物理原理。塑料梳子与头发的反复摩擦，使 两者带上了不同的电荷，因为异种电荷间是相互吸引的，所 以头发丝随梳子飘起来，而头发丝之间带同种电荷，同种电 荷间是相互排斥的，所以头发丝发散开。
带电体的电场是充满了它周围的整个空间的，如实验 现象中看到的一样我们引进的电场线并非布满整个空间， 只需数根曲线就可形象地反映不同位置电场的强弱及方 向。
3 为什么带电体可以吸引轻小物体
用塑料梳子梳头发，梳子会吸住头发，原因是两者带异 种电荷，产生了静电引力，而与梳头发摩擦带电了的梳子也 能吸起轻小的纸片，诸如此类的带电体可以吸引轻小物体
2 头发屑模拟电场线的实验原理
有了上面的实验现象分析，那么教材中头发屑模拟电 场线的实验原理也就呼之欲出了。将头发屑放置在蓖麻油 中，接上高压电极，电极会在周围产生电场，在电场中头发 屑被极化，头发屑分子的正负电荷中心会发生偏移，不再重 合。整个头发屑的一端就带正电，另一端带负电，极化的头 发屑在电场中受电场力，无数头发屑在电场中排列起来的 形状，能够形象反映出电场的大小和方向，所以我们就用无 数头发屑在电场中排列起来的形状表示电场线。我们可以 用这套实验仪器快速便捷地模拟出一个点电荷、两个异性 点电荷、两个同性点电荷以及一个任意形状的带电体周围 电场线的平面图，与以前用铁屑模拟电场线的实验装置相 比，有着简单快捷、无任何损耗、便于学生进行分组实验的 优点。
１１５
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理工
2 0 1 2. 0 7 （ 下 旬 刊）
的实验很多很多。其中的奥秘也和物体的微观结构有关。所 有的物体（物理实验室造出来的某些人造物质除外）都是由 原子构成，而原子是由原子核和电子构成，所不同的是，有 些物体的电子能自由活动，有些物体的电子不能，电子能自 由活动的那一类一般称为导体，不能的称为绝缘体。但即使 是绝缘体，也不是说电子是一动不动的，它只是被束缚得比 较紧。带电体接近物体时，因为电荷异性相吸的原因，总是
2 0 1 2. 0 7 （ 下 旬 刊）
理工
对“头发屑模拟电场线”的实验教学研究
郭耀忠 苗 芳
（宁夏育才中学孔德学区 宁夏·银川 ７５００２１）
中图分类号：G642.421
文献标识码：A
文章编号：1672- 7894（2012）21- 0115- 02
摘 要 “电场线”是物理学中一个重要的物理模型，“电场 线”的引入，是人类认识抽象事物本质规律的一个重要的方 法。 在教学活动中教师可以用铁屑来模拟电场线的分布，其 原理简单易懂，而在普通高中课程标准实验教科书选修 31（2007 年 1 月 第 2 版 ）中 给 出 模 拟 电 场 线 的 演 示 实 验 采 用的是在蓖麻油中放置头发屑，接上高压电后，观察到高压 接线柱周围的发屑呈电场线状排列序，其原理相对深奥，很 多教师不做讲解， 教学发现学生对此处存有很多疑惑和误 解，本文先从学生对两个实验现象误解出发分析讨论，修正 了 教 材 第 13 页 关 于 人 手 与 静 电 球 接 触 的 静 电 现 象 本 质 描 述，阐明了用头发屑模拟电场线的实验原理，并进一步对与 其相关的一些实验现象做出分析讨论。 关键词 模拟 电场线 头发 极化 静电 带电体 轻 小物体 A Study on the Teaching of “Simulation of Ele－ctric Field Lines Using Hair Cuttings”// Guo Yaozhong,Miao Fang Abstract “Electric field line”is an important physical model, and its introduction is an important way of people to recognize the core rule of abstract things. This paper, starting from students’ misunderstandings of the two experiments in the textbook, interprets the experimental principle when using hair cuttings to stimulate electric field lines, and further analyzes relevant experimental phenomenon. Key words simulation;electric field lines;hair;polarization;static electricity;an electrified body;little light objects Author’s address Kongde School District of Yucai Middle School,750021,Yinchuan,Ningxia,China
在普通高中课程标准实验教材选修 3- 1 （2007 年 1 月 第 2 版）第 13 页中有这样一幅图片，人一手与静电球接触， 头发竖起散开，教材中给出了这样的描述：带电人体的头发
由于静电斥力竖起散开，其形状也大致显示出电场线的分 布。同学们都认为头发与人体接触也带上了同种电荷，而在 这种静电斥力下，头发发散开，其实并非如此。当带电体与 导体接触时才会有电荷的转移，才会发生接触式起电，头发 是导体吗？答案显然是否定的。既然头发并非导体，那就不 会带上同种电荷。原因是手摸静电球，人体是导体，由于接 触起电缘故，身体内聚集了大量静电荷，形成电场，头发虽 是绝缘体，但是其分子结构是可极化的，在电场力作用下， 头发分子的正负电荷中心会发生偏移，不再重合。在静电场 中电荷受到静电力作用，导致头发丝大致沿着电场线方向。 从宏观来说，整根头发丝就相当于一端带正电，另一端带负 电，类似于导体的静电感应现象。那么发梢的带电性应该是 相同的，也确实是存在静电斥力，但这并不是头发竖直发散 开的本质原因，所以笔者认为教材所说：“带电人体的头发 由于静电斥力竖起散开”欠妥，改为“带电人体的头发由于 静电力作用竖起散开”更为严谨。
生活中每个人都有这样的经历，在空气干燥时，用塑料 梳子梳头发，头发丝发散开且随梳子飘起来，几乎所有同学 都能说出其中的物理原理。塑料梳子与头发的反复摩擦，使 两者带上了不同的电荷，因为异种电荷间是相互吸引的，所 以头发丝随梳子飘起来，而头发丝之间带同种电荷，同种电 荷间是相互排斥的，所以头发丝发散开。
带电体的电场是充满了它周围的整个空间的，如实验 现象中看到的一样我们引进的电场线并非布满整个空间， 只需数根曲线就可形象地反映不同位置电场的强弱及方 向。
3 为什么带电体可以吸引轻小物体
用塑料梳子梳头发，梳子会吸住头发，原因是两者带异 种电荷，产生了静电引力，而与梳头发摩擦带电了的梳子也 能吸起轻小的纸片，诸如此类的带电体可以吸引轻小物体
2 头发屑模拟电场线的实验原理
有了上面的实验现象分析，那么教材中头发屑模拟电 场线的实验原理也就呼之欲出了。将头发屑放置在蓖麻油 中，接上高压电极，电极会在周围产生电场，在电场中头发 屑被极化，头发屑分子的正负电荷中心会发生偏移，不再重 合。整个头发屑的一端就带正电，另一端带负电，极化的头 发屑在电场中受电场力，无数头发屑在电场中排列起来的 形状，能够形象反映出电场的大小和方向，所以我们就用无 数头发屑在电场中排列起来的形状表示电场线。我们可以 用这套实验仪器快速便捷地模拟出一个点电荷、两个异性 点电荷、两个同性点电荷以及一个任意形状的带电体周围 电场线的平面图，与以前用铁屑模拟电场线的实验装置相 比，有着简单快捷、无任何损耗、便于学生进行分组实验的 优点。
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的实验很多很多。其中的奥秘也和物体的微观结构有关。所 有的物体（物理实验室造出来的某些人造物质除外）都是由 原子构成，而原子是由原子核和电子构成，所不同的是，有 些物体的电子能自由活动，有些物体的电子不能，电子能自 由活动的那一类一般称为导体，不能的称为绝缘体。但即使 是绝缘体，也不是说电子是一动不动的，它只是被束缚得比 较紧。带电体接近物体时，因为电荷异性相吸的原因，总是
2 0 1 2. 0 7 （ 下 旬 刊）
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对“头发屑模拟电场线”的实验教学研究
郭耀忠 苗 芳
（宁夏育才中学孔德学区 宁夏·银川 ７５００２１）
中图分类号：G642.421
文献标识码：A
文章编号：1672- 7894（2012）21- 0115- 02
摘 要 “电场线”是物理学中一个重要的物理模型，“电场 线”的引入，是人类认识抽象事物本质规律的一个重要的方 法。 在教学活动中教师可以用铁屑来模拟电场线的分布，其 原理简单易懂，而在普通高中课程标准实验教科书选修 31（2007 年 1 月 第 2 版 ）中 给 出 模 拟 电 场 线 的 演 示 实 验 采 用的是在蓖麻油中放置头发屑，接上高压电后，观察到高压 接线柱周围的发屑呈电场线状排列序，其原理相对深奥，很 多教师不做讲解， 教学发现学生对此处存有很多疑惑和误 解，本文先从学生对两个实验现象误解出发分析讨论，修正 了 教 材 第 13 页 关 于 人 手 与 静 电 球 接 触 的 静 电 现 象 本 质 描 述，阐明了用头发屑模拟电场线的实验原理，并进一步对与 其相关的一些实验现象做出分析讨论。 关键词 模拟 电场线 头发 极化 静电 带电体 轻 小物体 A Study on the Teaching of “Simulation of Ele－ctric Field Lines Using Hair Cuttings”// Guo Yaozhong,Miao Fang Abstract “Electric field line”is an important physical model, and its introduction is an important way of people to recognize the core rule of abstract things. This paper, starting from students’ misunderstandings of the two experiments in the textbook, interprets the experimental principle when using hair cuttings to stimulate electric field lines, and further analyzes relevant experimental phenomenon. Key words simulation;electric field lines;hair;polarization;static electricity;an electrified body;little light objects Author’s address Kongde School District of Yucai Middle School,750021,Yinchuan,Ningxia,China
在普通高中课程标准实验教材选修 3- 1 （2007 年 1 月 第 2 版）第 13 页中有这样一幅图片，人一手与静电球接触， 头发竖起散开，教材中给出了这样的描述：带电人体的头发
由于静电斥力竖起散开，其形状也大致显示出电场线的分 布。同学们都认为头发与人体接触也带上了同种电荷，而在 这种静电斥力下，头发发散开，其实并非如此。当带电体与 导体接触时才会有电荷的转移，才会发生接触式起电，头发 是导体吗？答案显然是否定的。既然头发并非导体，那就不 会带上同种电荷。原因是手摸静电球，人体是导体，由于接 触起电缘故，身体内聚集了大量静电荷，形成电场，头发虽 是绝缘体，但是其分子结构是可极化的，在电场力作用下， 头发分子的正负电荷中心会发生偏移，不再重合。在静电场 中电荷受到静电力作用，导致头发丝大致沿着电场线方向。 从宏观来说，整根头发丝就相当于一端带正电，另一端带负 电，类似于导体的静电感应现象。那么发梢的带电性应该是 相同的，也确实是存在静电斥力，但这并不是头发竖直发散 开的本质原因，所以笔者认为教材所说：“带电人体的头发 由于静电斥力竖起散开”欠妥，改为“带电人体的头发由于 静电力作用竖起散开”更为严谨。