论文部分内容阅读
摘要：近年来，随着高中课改的深入推进，实验探究式课堂教学模式越来越受到教师的关注，并逐渐成为提升高中课堂教学质量和效益的重要保障。基于此，以高中物理“静电屏蔽”教学内容为例，开展“静电屏蔽”实验探究式课堂教学，破解“静电场”这一章节学习中长期困扰学生的难题。
关键词：静电屏蔽；实验探究；课堂教学
一、“静电屏蔽”实验说明
“静电屏蔽”是高中物理选修3-1“静电场”这一章节最后一个知识点，是静电平衡知识的延深和应用，也是每年高考重点考查的内容之一。如此重要的知识点不论是学生还是教师都花了大力气、下了大功夫。但是，通常是教师“理论的教”和学生“死记的学”无法融通，课堂教学效果差，绝大部分学生反映“静电屏蔽”知识难学、难用、难理解，遇到和“静电屏蔽”相关的题目更不知如何解题。
如何破解这一难题，转变理论教学模式是关键。“静电屏蔽”实验探究式课堂教学以设计性、探究性实验为载体，在课堂教学中以验电羽、感应起电机、轻质金属导体球、金属网罩、彩带、导线、竹签等常用的实验仪器为辅助，设计了三个探究式实验。通过教师的现场实验、理论指导，以学生的实验探究学习为主线开展“静电屏蔽”课堂教学，从各个方面对“静电屏蔽”的难点进行突破，提升课堂教学效率，引导学生走出困惑，真正理解并学会应用“静电屏蔽”这一知识点。
二、“静电屏蔽”实验探究式课堂教学实施过程
【复习】
1.静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动。
2.静电平衡的特点：导体内部场强为零；净电荷只分布在导体表面。
【引入】
1.电力工人高压线上带电检修的图片。
2.视频资料：用高压电电击金属网做成的金属笼，笼内站一孩子，孩子可以用手触摸金属笼内壁，不会受任何影响。
提出问题：金属网罩中的孩子为什么能够安然无恙？让学生带着问题开始思考和学习。
【新课】
1.静电屏蔽现象
（1）演示实验一
利用验电羽、彩带、金属网罩演示处于静电平衡状态的导体的电荷分布情况。
实验现象：金属网罩外表面的彩带飘起来，而金属网罩内表面的彩带不动，金属网罩内部的验电羽也不张开。
实验结论：处于静电平衡导体的电荷分布在导体的外表面，导体的外壳会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不收外部带电体的影响——静电屏蔽。
此处让学生自己动手做，观察实验现象，由学生亲自感受静电屏蔽并能做出合理的解释。
（2）电学之父——法拉第
迈克尔·法拉第，英国物理学家、化学家，生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学，是著名的自学成才的科学家。
1831年，他做出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1831年10月17日，法拉第首次发现电磁感应现象，进而得到产生交流电的方法。1831年10月28日，法拉第发明了圆盘发电机，这是人类创造出的第一台发电机。由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被称为“电学之父”和“交流电之父”。
通过对法拉第生平和法拉第实验的介绍，体会科学家在探索自然规律过程中的艰辛和探索精神。
（3）导体外部的屏蔽
探究实验二：带电体周围有多个仪器需要“保护”，可以采取什么措施？
学生思考，给出解决方案。
方案一：将带电体移走。
方案二：将每一个仪器都用金属网罩罩住，保护起来。
方案三：将带电体用金属网罩罩住，隔离其对其他仪器的影响。
方案四：将带电体用金属网罩罩住并接地。
用感应起电机使验电羽的金属部分带电并用金属笼罩住，实验发现验电羽张开，金属笼外表面的彩带也张开。当把金属笼接地时，笼内验电羽依然张开，而笼外彩带不再张开。
该实验由学生自己动手做实验，引导学生总结出：不接地时，笼内外场强均不为零，而金属笼接地后，笼内场强不为零，而笼外场强为零。
实验结论：通过将金属笼接地的方法可以屏蔽笼内带电体对外界的影响，“保护”金属笼的外部。这就是静电屏蔽的第二种方式。
（4）鞏固练习
探究实验三：金属笼内外两个静止的轻质金属球都带电，探究两小球是否偏离竖直方向？
（学生猜想——实验验证——理论解析）
2.静电屏蔽的应用
（1）汽车的金属外壳——法拉第笼。
（2）通信电缆外面包一层铅皮。
（3）精密仪器的屏蔽袋、屏蔽箱、屏蔽房等。
（4）高压带电作业时所用的屏蔽服（学生课后查阅资料，自学）。
3.课堂小结
（1）静电屏蔽现象。
（2）静电屏蔽的应用。
三、结论
“静电屏蔽”实验探究式课堂教学的关键在于设计“课堂探究式实验”，让学生以实验观察者和操作者的身份，观察物理实验，尊重实验事实。教师在实施课堂教学过程中利用实验调动学生的学习积极性，在实验现象以及物理规律的引导下，学生理解放入电场中的导体从不平衡到静电平衡的“静电屏蔽”过程，通过这种课堂教学方式学生可以很容易理解静电屏蔽的原理并能加以利用。
参考文献：
[1]廖伯琴.普通高中课程标准实验教材（高中物理选修3-1）[M].济南：山东科学技术出版社，2004.
[2]朱丽萍.谈新课程标准下物理问题情境的创设[J].科技信息，2008（24）：599.
[3]祁映宏.中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究[J].物理实验，2006（11）：24-27.
关键词：静电屏蔽；实验探究；课堂教学
一、“静电屏蔽”实验说明
“静电屏蔽”是高中物理选修3-1“静电场”这一章节最后一个知识点，是静电平衡知识的延深和应用，也是每年高考重点考查的内容之一。如此重要的知识点不论是学生还是教师都花了大力气、下了大功夫。但是，通常是教师“理论的教”和学生“死记的学”无法融通，课堂教学效果差，绝大部分学生反映“静电屏蔽”知识难学、难用、难理解，遇到和“静电屏蔽”相关的题目更不知如何解题。
如何破解这一难题，转变理论教学模式是关键。“静电屏蔽”实验探究式课堂教学以设计性、探究性实验为载体，在课堂教学中以验电羽、感应起电机、轻质金属导体球、金属网罩、彩带、导线、竹签等常用的实验仪器为辅助，设计了三个探究式实验。通过教师的现场实验、理论指导，以学生的实验探究学习为主线开展“静电屏蔽”课堂教学，从各个方面对“静电屏蔽”的难点进行突破，提升课堂教学效率，引导学生走出困惑，真正理解并学会应用“静电屏蔽”这一知识点。
二、“静电屏蔽”实验探究式课堂教学实施过程
【复习】
1.静电平衡状态：导体中（包括表面）没有电荷定向移动。
2.静电平衡的特点：导体内部场强为零；净电荷只分布在导体表面。
【引入】
1.电力工人高压线上带电检修的图片。
2.视频资料：用高压电电击金属网做成的金属笼，笼内站一孩子，孩子可以用手触摸金属笼内壁，不会受任何影响。
提出问题：金属网罩中的孩子为什么能够安然无恙？让学生带着问题开始思考和学习。
【新课】
1.静电屏蔽现象
（1）演示实验一
利用验电羽、彩带、金属网罩演示处于静电平衡状态的导体的电荷分布情况。
实验现象：金属网罩外表面的彩带飘起来，而金属网罩内表面的彩带不动，金属网罩内部的验电羽也不张开。
实验结论：处于静电平衡导体的电荷分布在导体的外表面，导体的外壳会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不收外部带电体的影响——静电屏蔽。
此处让学生自己动手做，观察实验现象，由学生亲自感受静电屏蔽并能做出合理的解释。
（2）电学之父——法拉第
迈克尔·法拉第，英国物理学家、化学家，生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学，是著名的自学成才的科学家。
1831年，他做出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1831年10月17日，法拉第首次发现电磁感应现象，进而得到产生交流电的方法。1831年10月28日，法拉第发明了圆盘发电机，这是人类创造出的第一台发电机。由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被称为“电学之父”和“交流电之父”。
通过对法拉第生平和法拉第实验的介绍，体会科学家在探索自然规律过程中的艰辛和探索精神。
（3）导体外部的屏蔽
探究实验二：带电体周围有多个仪器需要“保护”，可以采取什么措施？
学生思考，给出解决方案。
方案一：将带电体移走。
方案二：将每一个仪器都用金属网罩罩住，保护起来。
方案三：将带电体用金属网罩罩住，隔离其对其他仪器的影响。
方案四：将带电体用金属网罩罩住并接地。
用感应起电机使验电羽的金属部分带电并用金属笼罩住，实验发现验电羽张开，金属笼外表面的彩带也张开。当把金属笼接地时，笼内验电羽依然张开，而笼外彩带不再张开。
该实验由学生自己动手做实验，引导学生总结出：不接地时，笼内外场强均不为零，而金属笼接地后，笼内场强不为零，而笼外场强为零。
实验结论：通过将金属笼接地的方法可以屏蔽笼内带电体对外界的影响，“保护”金属笼的外部。这就是静电屏蔽的第二种方式。
（4）鞏固练习
探究实验三：金属笼内外两个静止的轻质金属球都带电，探究两小球是否偏离竖直方向？
（学生猜想——实验验证——理论解析）
2.静电屏蔽的应用
（1）汽车的金属外壳——法拉第笼。
（2）通信电缆外面包一层铅皮。
（3）精密仪器的屏蔽袋、屏蔽箱、屏蔽房等。
（4）高压带电作业时所用的屏蔽服（学生课后查阅资料，自学）。
3.课堂小结
（1）静电屏蔽现象。
（2）静电屏蔽的应用。
三、结论
“静电屏蔽”实验探究式课堂教学的关键在于设计“课堂探究式实验”，让学生以实验观察者和操作者的身份，观察物理实验，尊重实验事实。教师在实施课堂教学过程中利用实验调动学生的学习积极性，在实验现象以及物理规律的引导下，学生理解放入电场中的导体从不平衡到静电平衡的“静电屏蔽”过程，通过这种课堂教学方式学生可以很容易理解静电屏蔽的原理并能加以利用。
参考文献：
[1]廖伯琴.普通高中课程标准实验教材（高中物理选修3-1）[M].济南：山东科学技术出版社，2004.
[2]朱丽萍.谈新课程标准下物理问题情境的创设[J].科技信息，2008（24）：599.
[3]祁映宏.中美2套高中物理教材学生实验的比较与研究[J].物理实验，2006（11）：24-27.