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2005年12月8日,第六期《科学(7-9年级)》课程实验骨干教师国家级研修进入最后一天。下午,学员们被分成3个小组,分别开展不同主题的探究活动,再次感受探究的魅力。
“静电实验”探究活动由刘小兵副教授主持。通过一系列活动,刘老师和学员们一起探讨静电产生、转移等问题,帮助学员们解决在静电实验教学中遇到的困难。
刘老师首先从生活中的静电现象和教学中的静电实验谈起,和学员们一起讨论静电实验中遇到的困难。接着他请学员们利用生活中的材料,设计一个能检验电荷有无、多少和正负(可间接检验)的指针式验电器。各组学员接到“任务”后忙开了,在纸上写写画画,从平静的讨论到激烈的争论,不断碰撞出思想的火花。不到半小时,五、六种不同的方案设计出来了。有人想到用玻璃瓶做外壳,有人想到用通草球来显示静电,还有人想到用金属薄片做指针…… 虽然很多学员原来不是物理老师,静电方面的知识不多,但每种设计都充分展现了他们自己对静电的理解和丰富的想象力、创造力。
各组学员向大家展示了自己的设计,然后开始动手把心中的验电器变成一个个实物。你看,有刮漆包线的,有剪锡箔纸的,有……大家摆弄着手中的材料,一派热闹的景象。鞋盒做的外壳,金属线做的导电杆,锡箔纸做的指针——这就是自制的验电器,真令人难以想象,一根金属线、一小片锡箔纸和一个鞋盒竟然在学员手中变成了验电器!和我们平日教学中常用的用金属球、金属杆、金属指针、金属外壳做成的产品式的验电器相比,自制的验电器让人倍感亲切。效果怎么样呢?亲手试一试吧,看到指针张开,学员们都开心地笑了。
验电器是做出来了,但效果还不是很理想:指针带电后张角不大,好像有些漏电。在刘老师的提示下,大家试着分析原因,并不断地对验电器进行改进。最后,大家在金属线(导电杆)和纸盒(外壳)之间加了一小块泡沫塑料,以提高导电杆和外壳间的绝缘性。再次试验,发现验电效果非常好,几乎可以和专业验电器媲美,学员们的心里别提有多开心了。接着,刘老师还介绍了在导电杆和外壳间涂一层蜡的办法可以让验电器效果更好。这个时候大家开始真正明白:原来,一个“好”的验电器关键在于导电杆和外壳的绝缘性。
那么,还有哪些材料绝缘性比较好呢?为了找出绝缘性更好的材料,大家用自制的验电器对生活中一些常见绝缘材料(如干木棍、橡胶皮、漆包线等)的绝缘性能进行检验,发现一些我们平时认为绝缘的物体却出乎意料地不绝缘。由此,大家认识到,在静电条件下,我们原有的绝缘体概念必须要改变;大家更体会到,我们做科学不能想当然,任何事情都要加以论证和检验。
随后,刘老师借此契机,与大家一起在讨论静电产生和转移的过程中对影响静电实验成败的其他因素进行了分析,最后还对一些关于感应起电的疑难问题进行了探讨。就这样,在互相学习和讨论的热烈氛围中,一个下午的活动结束了。从设计,到制作,到思考,到改进,再思考,再改进,……,这样一个探究过程留给学员们的是更多的回味和思考……