知識與技能：讓學(xué)生學(xué)會正確使用物理儀器做靜電實驗；了解靜電實驗的關(guān)鍵和一般注意事項；掌握靜電實驗中主要儀器的構(gòu)造及使用方法。

過程與方法：通過實驗研究與分析比較，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，使學(xué)生學(xué)會用實驗驗證理論的科學(xué)方法。

情感態(tài)度價值觀：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重點 靜電實驗的基本技術(shù)。

教學(xué)難點 做好靜電實驗的關(guān)鍵。

實驗儀器

2304箔片驗電器、靜電計、J2309平行板電容器、驗電羽、尖型布電器、韋氏感應(yīng)起電機、各種導(dǎo)體和絕緣體。

實驗原理與步驟

(一)摩擦帶電

兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)互相接觸時，由于兩物質(zhì)原子核外電子分布的不同，兩者之間就存在著一個電位差，使電子從一物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一物質(zhì)。兩物體互相摩擦，也可以使兩者帶電，摩擦的作用使兩物體互相的接觸點增多，接觸更緊密，從而增加電子轉(zhuǎn)移的機會。加之由于物體互相摩擦，溫度升高，加速了電子的轉(zhuǎn)移。所以，常用兩種不同的物體相摩擦而帶電。

用絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電荷,將包裹著玻璃棒的絲綢緊緊地握在手中，迅速抽出玻璃棒，然后把玻璃棒在驗電器的金屬導(dǎo)棒上來回摩擦幾次。摩擦的過程中，旋轉(zhuǎn)手中的玻璃棒，此時可以觀察到驗電器的金屬箔片張開。

可以用氖管的起輝區(qū)域不同來檢驗帶電體的帶電性質(zhì)。手持氖管的一端靠近帶電體，如果氖管起輝出現(xiàn)在靠近帶電體一端，說明物體帶負(fù)電；如果氖管起輝出現(xiàn)在遠離帶電體一端（靠近手握的一端），物體帶正電。這是因為手持氖管一端相當(dāng)于零電位，氖管輝光放電的陽極光層總是發(fā)生在低電位處。故可由氖管起輝的區(qū)域不同，判斷物體帶電的性質(zhì)。

（二）使驗電器帶電的兩種基本方法

1.接觸帶電：將一個帶電導(dǎo)體與驗電器導(dǎo)棒接觸箔片隨之張開。

2.感應(yīng)帶電：把帶正電的玻璃棒移近驗電器頂端的金屬球，金屬球就感應(yīng)獲得負(fù)電，而遠端箔片上就獲得正電。

（三）靜電起動機

靜電實驗中如需獲得較高的電壓或較多的電量，需要用到靜電起動機。

1.用韋氏感應(yīng)起電機演示尖端放電現(xiàn)象

孤立導(dǎo)體的電荷分布由自身的形狀及帶電量決定。一般認(rèn)為，在孤立導(dǎo)體表面向外突出處的電荷較密，平坦處的電荷較疏，內(nèi)凹面處的電荷最疏。導(dǎo)體尖端上電荷特別密集，該處的空氣可能被電離成導(dǎo)體而出現(xiàn)尖端放電現(xiàn)象。

將兩個尖型布電器用絕緣導(dǎo)線分別與韋氏起電機的兩個金屬桿連接起來。把兩個尖型布電器的尖端互相靠近，轉(zhuǎn)動搖柄時可以觀察到兩尖端之間出現(xiàn)強烈的火花放電現(xiàn)象。

2.檢驗韋氏起電機兩電極所帶電荷性質(zhì)

起電機能正常放電后，暫停搖動，充分放電。斷開起電機上兩個接線柱之間的連接片，然后將兩放電球之間的距離調(diào)整到1厘米左右。慢速搖動起電機，使發(fā)生火花并放電。注意觀察，發(fā)射火花的球為正電極，另一球為負(fù)電極。

（四）平行板電容器的實驗

將平行板電容器的一個極板與靜電計相連，再將另一圓板與靜電計外殼相連并接地，使其兩板靠近。

1.平行板電容所帶電量與兩板間的電勢差的關(guān)系

用感應(yīng)起電機給與靜電計連接的金屬板充電，靜電計張開一定的角度。保持兩板的距離不變，加快感應(yīng)起電機的轉(zhuǎn)速，靜電計的張角逐漸增大。由此說明，所帶電量越多，電勢差越大。

2.平行板電容器的電容與兩板間距離的關(guān)系

調(diào)節(jié)兩個金屬平行圓板的相對位置，使其相距15~20毫米，給金屬圓板充電并記錄靜電計指針的位置，然后將兩板盡可能靠近（不要接觸）。可以觀察到靜電計指針張開的角度隨兩板距離的縮小而減小。再將兩板逐漸移開，則靜電計指針角度又隨兩板間距的變大而增大。

3.平行板電容器的電容與兩板的相對有效面積的關(guān)系

保持圓板所帶電量和兩板間距不變，把其中一塊圓板的底座推開，這時靜電計的張角隨兩板間的相對面積的減小而增大。說明平行板電容器兩板間相對的有效面積越大，電容也越大。

4.平行板電容器的電容與電介質(zhì)的關(guān)系

保持圓板所帶電量和兩板間距不變，在兩板間插入或抽出不同電介質(zhì)，可以觀察到靜電計指針的角度會變化。這說明平板電容器的電容與兩板間的電介質(zhì)有關(guān)系。

問題與討論

1.摩擦起電的本質(zhì)是什么？在摩擦的過程中為什么不將兩物體（如絲綢與玻璃棒）來回摩擦？

2.導(dǎo)體與絕緣體各自起電后，分別用接觸的方法使另一物體帶電，具體應(yīng)該怎么做？導(dǎo)體與絕緣體起電后所帶電荷有什么不同？

3.演示電容器電容量與哪些因素有關(guān)，如何確定電容值的變化，靜電計指針表示什么物理量？

4.靜電計與驗電器有什么區(qū)別？

作者單位 陜西省西安市東元路學(xué)校