对_探究影响电荷间相互作用力的因素_演示实验的一点建议_居津

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然,要 让 实 验 成 功 的 首
要条件是让球形导体带
大量 的 电 荷.一 般 做 法
是用感应起电机的一个
金属球 靠 近 球 形 导 体,
用感应起电机使球形导 体 带 电 (如 图 2).实 际 上
图2
这种做法使导体球所带的电荷量远不能达到本实
验的要求,如果是人 多 潮 湿 的 环 境,用 这 种 方 法 使
正对面积增 大 两 极 板 的 间 距,从 而 使 电 容 器 两 极
板 间 电 压 迅 速 减 小 为 0,以 此 来 达 到 使 导 体 球 带 大
量电荷的目的.用这 种 组 成 电 容 器 的 方 法,不 仅 可
以使导体球 带 足 够 的 电 荷,而 且 在 没 有 起 电 机 的
条 件 下 也 可 以 实 现 .对 器 材 的 要 求 不 是 很 高 .
然也来自于这两个方面.
图1
分析球形导体:(1)球 形 导 体 的 带 电 荷 量.这
是 实 验 能 否 成 功 的 重 要 因 素 之 一 .(2)带 电 的 球 形
导体是否漏电.
状,横截面积及空气 密 度 有 关,已 知 该 运 动 员 在 某 段时间内高速下落的v-t 图像如图5 所示,着 陆 过 程中,运动员和所携 装 备 的 总 质 量 m=100kg,试 估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力 系 数 (结 果 保 留 1 位 有 效 数 字 ).
(收 稿 日 期 :2014-10-03)
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第 36 卷 第 2 期 2015 年
物 理 教 师 PHYSICS TEACHER
Vol.36 No.2 (2015)
分 析 静 电 摆 :(1)静 电 摆 的 质 量 与 体 积 会 直 接
影响它的 摆 动 程 度.(2)静 电 摆 离 球 形 导 体 的 距
Vol.36 No.2 (2015)
物 理 教 师 PHYSICS TEACHER
第 36 卷 第 2 期 2015 年
对“探究影响电荷间相互作用力的因素” 演示实验的一点建议
居 津
(江苏省苏州实验中学,江苏 苏州 215011)
摘 要:“探究影响电荷间相互作用力的因素”演示实验有着重要 的 作 用.但 这 个 演 示 实 验 的 成 功 率 很 低 ,究 竟 哪些因素会影响这个实验的成功率呢?在没有良好器材的条件下能演示好这个实验吗?本文将做详细分析. 关 键 词 :球 形 导 体 ;静 电 摆
电摆的制作.本文对其中一种方法加以改进.如果用 泡 沫 塑 料 ,《教 师 教 学 用 书 》中 指 出 可 以 在 外 面 包 一 层铝箔纸.但是实际操作时有一定的困难,用铝箔纸 包裹表面不会非常光滑,易形成尖端导致漏电.
建议可采 用 以 下 做 法:一 般 都 不 会 正 好 有 符 合大小要求 的 泡 沫 小 球.所 以 可 以 先 用 小 刀 削 一 个大小适中的小球(直径 大 约 在 1cm 为 佳).但 该 小球不会非常圆.我 们 可 以 再 将 小 球 放 手 中 揉 搓, 使其圆小球 上 或 撒 在 小 球 上 也 可.待 胶 水 干 后 将 大头针拔出,留下过 直 径 的 孔 可 用 于 穿 丝 线 悬 挂, 如图3所示.这 样 可 制 作 一 个 体 积 可 控 制 质 量 又 不大的静电摆.
的导体球感 应 带 电,并 在 电 容 器 的 另 一 极 铝 箔 纸
上感应出相 同 的 电 荷.在 没 有 起 电 机 的 条 件 下 也
可以用起电 盘 反 复 多 次 与 铜 丝 接 触,使 其 带 有 足
够的电荷.接着移走 铝 箔 纸 和 塑 料 纸.相 当 于 将 电
容器的一个 极 板 移 开,这 样 迅 速 减 小 了 电 容 器 的
图5
解 析:(1) 设 运 动 员 从 开 始 自 由 下 落 至 1.5km高 度 处 所 经 历 的 时 间 为t,下 落 距 离 为s,在 1.5km 高度处的速度大小为v.由运动学公式有
v=gt,
(1)
s= 12gt2 ,
(2)
s=(3.9×104-1.5×103)m.
(3)
因本试 题 条 件 “39 km”、“1.5 km”、“g=
导体球的漏电.建 议 绝 缘 支 柱 要 洁 净,如 果 表
面有污垢可用丝绸 擦 拭.同 时,在 实 验 操 作 时 务 必
在 绝 缘 支 柱 下 方 垫 石 蜡 ,保 证 没 有 漏 电 .
(2)静 电 摆 .
静电摆的 制 作:静 电 摆 应 该 用 导 体.在 人 教 版
《物 理》选 修 3-1《教 师 教 学 用 书 》中 也 提 供 了 两 种 静
10m/s2”均为2位 有 效 数 字,所 以,联 立(1)~ (3)
式 可 得t=87s,v=8.7×102 m/s.
(2)运动员达到最大 速 度vm 时,加 速 度 为 0,
由牛顿第二定律有
Mg=kvm2.
(4)
由所给的v-t 图像可读出
vm ≈360 m/s.
(5)
因试题已 经 明 确 “结 果 保 留 1 位 有 效 数 字 ”,
球形导体带电,效果 不 佳.而 且 用 这 种 操 作 方 法 具
体实施时,起 电 机 的 导 体 球 和 球 形 导 体 间 容 易 产
生放 电 现 象,从 而 使 导 体 球 带 电 荷 量 更 是 微 乎
其微.
建议可采 用 以 下 做 法:在 导 体 球 与 绝 缘 ຫໍສະໝຸດ Baidu 柱
接触处可用 铜 丝 绕 一 圈,并 将 铜 丝 露 出 的 一 端 弯
图4
参考文献:
1 陶 洪.物 理 实 验 论 [M].桂 林:广 西 教 育 出 版 社, 1996,12.
2 课程教材 研 究 所.教 师 教 学 用 书 [M].北 京:人 民 教 育 出 版 社 ,2012,10.
(收 稿 日 期 :2014-08-24)
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这对教学效 果 会 大 打 折 扣.那 么 究 竟 哪 些 因 素 会
影响这个实 验 的 成 功 率,在 没 有 起 电 机 的 条 件 下
能使实验成功吗?本文将做详细分析.
1 影 响 因 素
观 察 这 个 实 验 (如
图1),所 涉 及 到 的 主 要
仪器有两个:球形导体 O
和 静 电 摆.影 响 因 素 自
离 .(3)悬 挂 线 的 选 择 .
2 建 议 与 对 策
(1)球 形 导 体 .
球形导体 的 选 择.球 形 导 体 可 选 择 适 当 大 些
并要求表面 光 滑 洁 净,不 能 有 锈 斑 或 破 损 的 金 属
球 ,否 则 易 在 锈 斑 处 形 成 尖 端 导 致 漏 电 .
导 体 球 的 带 电.显
(a)
(b)
图3
悬线的选 择.悬 挂 用 的 线 最 好 使 用 质 量 较 小 的绝缘丝线 或 钓 鱼 线.在 悬 挂 前 可 用 石 蜡 涂 抹 绝 缘丝线以防静电摆漏电.
静 电 摆 离 球 形 导 体 的 距 离 .静 电 摆 与 导 体 球 的 距 离 不 宜 过 远 ,以 不 带 电 竖 直 悬 挂 时 两 球 不 接 触 为 佳 .同 时 可 以 在 每 个 静 电 摆 下 方 (上 方 也 可 ) 做 竖 直 标 记 ,从 而 观 察 每 个 静 电 摆 偏 离 竖 直 方 向 的 角 度 ,如 图 4 所 示 .如 果 是 一 个 静 电 摆 也 可 以 做 角 度 标 记 ,以 观 察 其 偏 离 竖 直 方 向 的 角 度 改变.
在人教 版 “库 仑 定 律 ”教 学 时,教 材 首 先 通 过 演示 “探究影响电荷间相互作用力的因素”的定性 实验引入.一 方 面 突 现 类 比 的 方 法 在 该 定 律 建 立 过程中所起的重要 作 用,另 一 方 面,库 仑 的 实 验 是 建立该定律 的 重 要 基 础,该 实 验 结 果 有 力 地 证 实 了多位科学 家 的 猜 想,所 以 这 个 演 示 实 验 显 得 尤 为重要.它不仅丰富 了 学 生 的 感 性 认 识,而 且 体 现 了探究电荷间相互作用力与哪些因素有关的过程 与方 法.由 此 可 见,做 好 这 个 实 验 非 常 关 键.但 这 个演示实验 成 功 率 非 常 低.对 于 条 件 好 的 学 校 可 以用范式起电机来 演 示,但 如 果 没 有 范 式 起 电 机, 甚至连韦氏起电机都没有时很多学校会选择放弃,
所 以 由 (4)、(5)式 解 得k=8×10-3 kg/m.
中学物理 中 的 有 效 数 字 问 题 看 似 很 小,实 则
极为重要,它 关 乎 学 生 科 学 素 养 以 及 思 维 品 质 的
培养 和 提 高.愿 广 大 教 师 关 注 细 节、严 谨 教 学,重
视中学物理中的有效数字问题.
折不要形成尖端.在 导 体 球 表 面 覆 盖 一 层 塑 料 纸,
再在塑料纸表面覆盖一层铝箔纸并用鳄鱼夹将铝
箔纸接地.这 样 操 作 的 目 的 是 使 导 体 球 与 铝 箔 纸 形成一个 电 容 器.[1]可 以 利 用 韦 氏 起 电 机 的 一 个
金属球靠近 露 出 的 铜 丝,从 而 使 与 铜 丝 连 在 一 起
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