在教学过程中笔者发现学生对电势高低、正负，电势能的多少、正负，电场力做功的理解与掌握是比较含糊与凌乱的．这部分知识大部分的教材和资料都是采用类比的方法,通过重力做功类比电场力做功，实现知识的理解,然而二者虽有相似也有区别,可在课堂上无论教师说得怎样口干舌燥,但学生没看见、没理解、没感知,因此无法正确理解电势、电势能,为此笔者在借鉴网络和网页的基础上,设计了这节课． 1 实验简介 图1 1) 演示实验装置. 静电感应起电机、平行金属板一对(直径20 cm)、金属铁球(1.6 cm)、金属箔球(直径3～5 cm的圆形球或直径3.5 cm、厚1.5 cm的圆柱形).金箔里可装直径约4 cm的乒乓球或包装材料用的泡沫塑料.铁架台、丝线或细棉线、橡胶棒、毛皮．实验装置如图1. 2) 实验模型假设. 平行圆盘:可视作平行板电容器,其中大圆盘直径20 cm,相距5～8 cm,内部可视作匀强电场. 金属小球:小球直径1.6 cm,约为板直径的1/12,两板间距的1/3～1/5,跟其中一个极板接触后带电,成为一个外壳带电的等势体,可以理解成一个点电荷．金属箔球(2种均可选): a)球形.其带电方式主要靠与毛皮摩擦过的橡胶棒带电,也可以与平行板接触一下带电,可理解成电荷量均匀分布的一个等势体. b)圆柱形.为了增加演示效果,可以设计为直径3.5 cm, 厚1.5 cm,其带电方式有3种：可以通过与毛皮摩擦过的橡胶棒带电；也可以与平行板接触一下带电；也可以在开始时把圆柱放在靠近一个平行板,远离另一个平行板,依靠静电感应让金属箔带电． 3) 实验原理. 金属箔球(球形或圆柱形均可)与橡胶棒接触带负电后,在电场力的作用下,逆着电场线方向运动,说明它的动能和势能都在增加,即机械能增加.由能量转化和守恒定律得,增加的机械能一定是别的能转化过来,由此说明小球带电后在电场中一定具有一种能,这种能由物体之间的相互作用和相对位置改变产生,这种能与重力做功类比,学生会想到势能概念,在重力场中产生的这种能叫重力势能,在电场中产生的这种能,我们称为电势能． 4) 实验过程及实验现象. 将2个平行板分别与静电感应起电机的2个接线柱相连,接着摇动静电感应起电机,将金箔小球放在下极板上,小球迅速上升,最后跟上极板碰撞接触后又带正电,从而在电场中往复运动． 5) 实验效果. 本实验我们多位同事在实验室演示效果特别好,但有时会出现感应起电机的2个小铁刷由于长时间摩擦变少变短导致带电荷量不足情况,若遇到天气潮湿,可用电吹风将起电机周围吹干燥立即进行实验．通常情况下,效果太好,导致小球运动过快,不便于学生仔细观察．为此在天气干燥时,金属箔球可以不放在下极板,用毛皮与橡胶棒摩擦十几下,用木夹夹着小球接触带负电的橡胶棒,放在两平行板之间,松手后发现金属箔球往上运动,由于金箔的这种带电方式带电荷量小,在电场中所受的电场力小,速度增加得较慢,在向上运动时便于学生观察． 2 电势能总体设计 电场力做功虽然与重力做功相似,却仍有很多不同．比如重力只能在竖直方向做功,伴随着在竖直方向重力势能的变化,而电场力做功有可能在任何方向,再加上电荷还有正有负,学生这时换个方向就感觉力不从心,为此在课堂上除了先用类比的方法引入电势能外,不妨将实验装置换个方向,再进行实验结果的分析与讨论,从而掌握保守力做功的普遍特点,即保守力做正功,势能减小，保守力做负功,势能增大.教会学生掌握一类问题的研究方法，具体教学如下： 1) 让小球像重物一样在竖直方向运动,判断电势能的变化. 图2 2) 让小球在水平方向运动,观察实验现象,与单摆对比.用细线系着金属球，接触起电机连着的正极板，小球在电场力的作用下，往右摆，摆到最右边接触右极板而带负电，又在电场力的作用下往左摆，此后小球在平行板间做往复运动，很像重力场中的单摆，如图2. 3) 通过与单摆对比,用多种方法判断电势能的变化,掌握二者做功的区别. 小球带正电，电场力做正功，与重力做正功类比.小球带负电，电场力却做正功，与重力做负功区别. 4) 总结电场力做功的特点,得到保守力做功的一般规律．

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