探究感应起电机在初中电学教学中的作用

摘要：利用感应起电机完成一些易受环境影响的电学实验，探究电压的初步概念，是迈入电学之门、认识“能量”这一自然科学主题的关键一步。本文就不同阶段如何利用感应起电机，并以此进行理性探究。
　　
　　关键词：感应起电机;实验探究;理性探究;电压
　　
　　在初中物理教学中，电学部分所涉及的概念、规律较多，而且比较抽象。如：电流方向的规定、电压的概念、导体中的电流跟导体两端的电压的关系(欧姆定律)、电阻的概念、电功的计算、家庭电路相线和中性线的区别、测电笔的道理……尤其是电压的概念，它是整个电学知识的“纲”与“领”，搞好“电压”的教学，具有提纲挈领的作用。但是，“电压”的概念是公认的教学难点。虽然电压是与场理论有关的深奥概念，在初中阶段不可能科学地、完整地掌握，但是也不能像传播科普知识一样让学生只是大概了解，在教学中需要尽量用科学的方法来得出电压的概念，这就是“难点”之处。如果只是用传统的说教来进行类比，只是让学生用脑去进行思维想像，这对思维能力还处于开发阶段的初中学生，势必不能跳出“难”的圈子。在近几年的教学中，我越来越感到不同阶段使用感应起电机，不但起到刺激学生感官的作用，激发起学习兴趣，而且使“电压”一节的难点分散到各个阶段，对抽象知识的讲解变得简单明了，学生易接受，且记得牢，还能举一反三。下面是我在不同阶段使用感应起电机的做法。
　　
　　[实验一]利用感应起电机，验证电荷之间的作用规律。
　　
　　虽然电压是一个与场理论有关的概念，但是在初中阶段，可以认为电压是导体两端“带电情况”不同造成对导体中自由电荷的电场力作用而做定向移动形成电流的原因。为此，做好“电荷”之间的作用规律的实验是讲好“电压”一节的基础。但是，“摩擦起电”的实验受环境的制约，实验效果不明显。用感应起电机来演示“电荷”之间的作用规律就弥补了这一不足。具体做法是：
　　
　　(1)先让感应起电机闪电、发声，使学生的耳眼受到“电”的刺激，激发对“电”进行思维活动。再用验电器的小球依次接触起电机的带电小球，使验电器的箔片张开，表明起电机的两个小球带上了电荷。
　　
　　(2)用细线悬着的泡沫小球接触感应起电机上的一个带电小球，会明显地发现泡沫小球被吸住，但马上又弹开。接着让泡沫小球在感应起电机的两个带电小球之间来回激烈地跳跃。以此验证带电体吸引轻小物质的性质、接触带电的规律，尤其是电荷之间的作用规律，以及感应起电机的两个小球带异种电荷，这是利用感应起电机讲“电压”一系列实验的关键。
　　
　　[实验二]利用感应起电机，验证正负电荷的中和现象
　　
　　电流方向的规定，是学生非常难于接受的。在正负电荷中和的现象中，负电荷(电子所带的)的转移相当于正电荷(原子核所带的)反方向转移，这种讲法学生易接受，但还需生动的实验加以验证。具体做法是：
　　
　　(1)先让感应起电机闪电再用手做出欲接触带电小球的样子，问：敢吗？(不敢)为什么？(有电)两个带电球带的电荷一样吗？(不一样)，假定其中一个小球带正电，提问：为什么带正电？(缺少电子)另一个小球为什么带负电？(多余电子)再将两个小球接触后，用手接触小球。问：为什么敢了？引出对正、负电荷中和现象的探讨，得出：感应起电机的两个带电小球带等量的异种电荷，带正电的小球缺少多少电子，带负电的小球就多余多少电子，当它们接触时，带负电的小球上的多余电子就被吸到带正电的小球上，与其所带的正电荷发生中和。最后得出正负电荷中和的实质是“电子转移”，以及“感应起电机的两个带电小球带等量的异种电荷”，为后面讲电流方向的规定奠定基础。
　　
　　[实验三]利用感应起电机认识电流的形成及电流方向的规定
　　
　　由前面两个实验加上师生的共同探讨，就可以建立一个较清晰的物体的电结构理论，反过来利用这个理论去解释一些静电现象——物体显示电性的原因、接触带电的规律、正负电荷的中和等。在这个理论和实验的互相验证中，为学习的重点——电流的形成、电流方向的规定、电压的概念打下基础。
　　
　　利用感应起电机讲电流的形成及其方向的规定，除应注意利用前面实验得到的结论：1、起电机的两个小球带等量的异种电荷;2、铝电线芯是导体。还应讲清楚带电小球带正电说明了什么？(缺少电子)带负电说明了什么？(多余电子)带等量的异种电荷说明了什么？(带正电的小球缺少多少电子，带负电的小球就多余多少电子)以

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