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1、一道易错题引发的实验法徐建强 河南省卢氏县第一高级中学物理组 472200 来自:物理通报2010 年 2 期 一、对一道习题的思考当教学进行到物理选修 3-11.1 节时，遇到这样一道易错题：当带正电导体体 A 靠近 一个绝缘导体 B 时，由于静电感应，B 两端感应出等量异种电荷。将 B 左端接地，绝缘导 体 B 带何种电荷？错解：多数学生认为，由于静电感应导体 B 左端带负电，右端带正电。 左端接地电荷被导走，导体 B 带正电。正解：接地后 B 相当于近端，大地为远端，所以 B 带负电。解答完此题后脑海闪出一个问题，导体一端接地及分离时电荷在导体上究竟是如 何分布的？通过理论分析后，为验证
2、分析制定了以下实验过程，并在教学时进行了演示。二、实验验证（一）实验器材： J2310 感应起电机（一个） 、带有金属箔片的绝缘导体 A 与 B（一对） 、绝缘球形导体 C（一个） 、验电器（一个） 、橡胶棒(一个)、毛皮（一片） 。 （二）实验过程： 1、使绝缘球形导体 C 带负电。 方法：摇动起电机，使其起电机一极与 C 接触。用毛皮摩擦过的橡胶棒与验电器的小 球接触，使它带上负电。使球形导体接触验电器，发现验电器金属铂片张开的角度变大， 说明球形导体代的是负电荷。 2、探究当导体一端接地时，电荷在导体的分布情况。 （1）使 B 端接地，观察现象。过程：当绝缘导体 A 与 B 靠在一起，放
3、在带负电的绝 缘导体 C 旁边，发现 AB 两端箔片都张开。用手摸一下 B 端，发现 B 端箔片合拢，A 端箔 片仍张开。移开手指，发现 AB 两端箔片没有变化。移去 C 发现 A 端箔片张角减小，B 端 箔片张开。分开 AB，发现 AB 两端箔片仍张开。用验电器检验枕形导体 AB 两端带的都是 正电。当用手摸 A 端时，以上观察结果没有变化。 分析：用手摸一下导体 B 端，人便把导体与大地连通，使大地参与了电荷转移。因此， 导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应，A 端 仍为正电荷，大地远处感应出等量负电荷，则 B 端的负电荷通过人体流走，B 端不带电， 即
4、此时电荷只分布在 A 端。移开手指，大地与导体分离，由于异种电荷相互吸引，正电荷 仍分布在 A 端。移去 C 后，A 端电荷在 AB 上重新分配，使得 AB 都带上正电荷。当用手 摸 A 端时，分析相同。 图解：如图 2。 (2)用手摸一下 A 端，移去手指，分开 AB，发现 A 端箔片仍张开，B 端箔片仍合拢， 移去 C，A 端箔片仍张开，B 端箔片仍合拢。用验电器检验 A 带的是正电。当用手摸 B 端 时，以上观察结果没有变化。分析：用手摸一下导体 A 端时，由于静电感应，A 端仍为正电荷，大地远处感应出等 量负电荷，则 B 端的负电荷经 A 端通过人体流走，B 端不带电，所以 B 端箔片
5、合拢。先分 开 AB，后移去 C，则 A 端电荷不能重新分配给 B，所以 A 带正电，B 不带电。 图解：如图 3。（3）使 C 带上正电荷重复以上实验过程，现象同上。分析：C 带正电荷，由于静电 感应则 A 端感应出负电荷，大地远端感应出正电荷，负电荷会通过手指流入 B 端中和其上 正电荷，使得 B 端不带电。三、小结通过此实验把微观世界宏观展现。明确了枕形导体静电感应时，当导体一端接地，导 体带上异种电荷，但电荷只分布在靠近带电体的一端。移去带电体后，电荷才重新分布在 整个导体上。如果接地后分开枕形导体，则使得电荷只分布在靠近带电体的一端。同时使 学生对静电感应及电荷守恒定律有了更进一步认识，处理此类习题时，能够快速的选择出 正确答案，为讲解习题找到一种新的方法实验法。 图 21 静电感应CABbA4 移去 CABbA5 分开 ABABbA2 手摸 B 端CABC3 移开手指ACBC图 31 静电感应CAB b AC2 手摸 A 端BCAA4 分开 ABCBCC3 移开手指ABC5 移去 CABC
