中学高压静电演示实验设计
摘要：静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷，如果是流动的电荷，那么就称为电流。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而高压静电顾名思义就是带有高电压的静电。目前高压静电演示实验在中学的开展情况不是很乐观，大部分中学都通过观看教学视频或者老师在课堂上演示一个高压静电实验，学生往往参与不到实验中去，更加无法自己动手体验实验，因此设计一个适合中学的高压静电演示实验刻不容缓。
关键词：高压静电；演示实验；实验设计
一、文献综述
静电，就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷，如果是流动的电荷，那么就称为电流。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，当带静电物体接触零电位物体比如接地物体或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移，比如日常生活中见到的火花放电现象。在北方冬天，天气非常干燥，人体容易带上静电，当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。人会有触电的针刺感，夜间能看到火花，这是化纤衣物与人体摩擦，发生电荷转移的现象。而高压静电演示实验就是利用高电压的静电，通过实验装置产生实验现象，向学生传授相关知识的实验。
国内目前教材上《人教版高二物理选修3-1》对于高压静电实验介绍不足，仅有“使用验电器来研究静电平衡时导体内部的电荷”和“静电屏蔽”两个演示实验，对于涉及高压静电的尖端放电实验，教材只是简单讲述原理，没有安排演示实验给学生，教师如果想要进行尖端放电的高压静电演示实验，要取决于学校是否有高压静电电源和相关实验仪器，因此我接下来设计了三个高压静电演示实验，对中学高压静电演示实验进行补充，提高学生对科学的兴趣。我还简化了实验，降低了实验装置材料的的获取难度，简化实验过程，提高了实验过程中的安全性，使学生的动手操作能力得到锻炼。
根据《国外中学实验·物理》，国外用于演示静电的实验有“静电实验小转台”、“小球验电器”、“静电莱顿瓶”、“水杯电容器”等等。但是实验都不是高压静电演示实验，电压不依赖于高压电源，电荷的获取方式主要都是靠塑料棒和毛皮摩擦获得。因此我设计的高压静电演示实验对国外也能进行很好的补充。虽然国外实验没有高压静电，但是每个实验都不难，构思新颖，操作简单，获取材料也很容易，安全性很高，有利于物理知识的传授，这一点是我需要借鉴的。国外实验更注重培养学生的动手能力，教学所用的演示实验学生均可以独立完成，而且仪器简便，实验操作简单，学生在可以轻易获得相关材料自行组装仪器完成静电演示实验。我设计的高压静电演示实验也是以此为目标，学生能够独立完成实验，锻炼动手能力。
齐箐芳在文章《静电演示实验探究》中提到静电演示实验失败的因素颇多，仪器、材料、天气、操作、清洁等。文章中指出：在进行静电实验前，必须对仪器进行仔细检验，所有绝缘部分都必须采用绝缘性能良好的材料。文中还特别指出使用事啦可以起到良好的绝缘效果。使用时可将蜡融化在物体部分表面，或用蜡块作为对地绝缘的垫块，使实验效果更好。如果没有石蜡，干燥的泡沫塑料也是一种极好的绝缘材料。
除此之外，刘庆芳在《浅谈提高静电实验成功率的方法》一文中，针对绝缘问题、环境问题、实验装置和方法问题中，提出了不一样的解决方法。针对绝缘问题，文中提出使用有机玻璃，利用有机玻璃强度大、耐腐蚀、良好的介电和电绝缘性能来当绝缘底座，但是我觉得有机玻璃价格较高，不适合中学使用。针对环境问题，文中也使用石蜡涂在绝缘体上来防止湿度对实验的影响。由于冬天的空气湿度要低于夏天，因此静电实验最好在冬天做，不过在冬天封闭的教室里，因学生较多，温度较高，同时每个人呼吸带出水蒸气，相当于一个封闭的水源充足的环境，这样的环境，温度高，湿度大，导致仪器绝缘性能下降，所以即使冬季做静电实验，依然要注意环境的影响。
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