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基于静电实验教学技能实践记录(实验四)(参考答案)姓名景培书实验名称静电演示实验及物理实验的认知属性与特征研究记录时间2013.2.
162、起电与带电方法的实验探究[实验探究]——起电方法的实验探究
2.1摩擦及感应起电现象的实验演示(P80)
(1)描述实验现象,由此概括出物理实验中常用的起电方法P80
(4)在实验操作的基础上,指出要做好该实验应注意把握哪些实验要领P80
(1)刚打开盖子,细小的水流斜向上射出;摩擦过的有机玻璃棒靠近水流时,水流偏向有机玻璃棒,并有少量水滴溅在其上;当该棒在细流附近__时,细流也跟着__||摩擦起电、感应起电
(2)干燥、摩擦、靠近
2.2滴水起电现象的实验探究(P80)
(1)描述并解释观察到的实验现象P81
(3)简述做好这一实验的关键要素有哪些P81
(1)水流出后,细流未有明显分散迹象,有较大水流声,验电器指针未偏转;过一会儿两细流各自从上至下逐渐散开,象倒立的“喷泉”,几乎听不见水流声,有小液滴飞到金属圆筒上,验电器指针偏角逐渐张大直至稳定||金属筒由于空气中的自由电荷偶尔带电,形成电场,细流穿过圆筒,一方面被感应,一方面水中异性电荷被吸引而分别落入不同盆中,正反馈电路路致使圆筒上电荷越积越多
(3)干燥、正反馈电路连接[实验探究]——带电方法的实验探究
2.3用静电感应法使物体带电的实验探究(P81)
(1)明晰实验原理,设计实验方案P81(注写出实验方案)
(1)用图示法表征实验过程中两绝缘导体电荷分布的变化情况P81
(3)分析该实验的实验特征,指出实验的认知属性P81
(1)让带静电的物体接近相互接触的导体,移开接触导体,移开原静电,检验导体各自带电情况
(2)图示表征(略)
(3)基于已有知识探索方法||属于知识应用性认知
2.4验电器工作原理的实验探究(P81)(注在“分别用”加上“仅用一次产生的静电”)
(1)依据实验任务,设计实验步骤(注写出实验步骤)P81
(2)指出用不同的实验方法使验电器带电时应把握的操作要领P82
(1)用电吹风吹丝绸和有机玻璃棒;有机玻璃棒与丝绸摩擦;有机玻璃棒逐渐接近(或接触)验电器金属筒;观察指针变化||有机玻璃棒靠在金属筒上,观察指针变化
(2)接近、接触
3、起电机工作机理的实验探究[实验探究]——起电机工作原理的实验探究
3.1手摇式起电机工作原理的实验探究(P82)
(1)描述实验现象,指出描述实验现象应把握的主要描述元素P82
(2)简述该实验现象揭示了哪些静电特性P82
(4)如果逆时针摇动系统的手柄,又会出现怎样的实验现象?P83
(1)顺时针缓慢转动手柄,片刻,两金属球间出现闪电弧光,伴有“啪啪”声,过片刻又出现弧光和“啪啪”声,这种现象一直出现;快速转动手柄,同样有弧光和“啪啪”声,且出现频率增大;增大金属球间距,仍以较快速度摇动手柄,过较长时间出现弧光和“啪”声,光弧更长,“啪”声更响||现象产生条件,现象的表现形式
(2)转移、贮存、分布于表面上曲率大的部位、感应
(4)看不到静电现象产生
3.2范德格拉夫起电机工作原理的实验探究(P83)
(1)观察并解释转轮的运动现象,指出该起电机的工作原理P83
(4)指出该实验的实验属性及其特征,说明理由P83
(1)启动(摇动)起电机,一会儿,转轮顺时针转动,由慢至快最终于恒定||产生的静电转移至转轮尖端,致使尖端附近电场强度很大,使附近的气体分子电离,这些电荷在电场作用下运动,又由于宏观上转轮及附近气体的总动量接近零,转轮与带电粒子分别反向运动||运动的乳白色橡胶带与金属网磨擦产生静电,带上的静电最终传至球形状金属壳内表面,并转移至外表面最后移至转轮尖端
(4)既定装置工作原理的探究性实验||探究各知识的组合方式||要进行观察、分析、推理等认知活动才能初步明晰工作原理;工作原理涉及多方面知识且已组合好[实验拓展]——高压放电现象的实验展示
3.3雅格布天梯现象的实验观察(P83)
(1)描述实验现象P83
(2)分析并指出该实验现象主要蕴含哪些学科原理P83
(1)两相距上宽下窄的金属杆电极间出现一道“拱形弧光”,弧光不断由下至上运动,弧长不断增大伴有“吱吱”声,上至接近电极顶端弧光消失;弧光两端有亮斑,弧光中部较粗,随着上移,弧光粗的程度增大每启动仪器一次,上述现象会重复16次左右
(2)静电分布规律,电场强度、电离、能量转化、气体对流(热彭胀)等
3.4辉光球现象的实验观察(P83)
(2)描述并解释实验现象P84
(3)在完成以上实验任务的基础上,指出该实验的实验属性及属性特征P84 (1)球形电极附近呈显淡而暗红的“火球”,球上有游动着的时隐时现的偏淡的黑色不规则环纹,“火球”与罩内侧之间有弯弯曲曲的不断游弋的弧光,从“火球”到接近罩内侧之前,有些弧光会“长出”两条或两条以上的弧光“触角”罩近墙壁一侧,弧光数量偏多,其中有一条很亮手指触罩,有微弱触电感,原来总是“跑”向墙壁的明亮弧光既刻“跑”向指下,并“长出”很多弧光“触角”||通电时“火球”罩外壳间会有微弱电流,带电粒子撞击到球内气体时会发出多种颜色的光,弧光游弋由罩内气体__而产生,手触罩改变“火球”周围的电场分布
(3)偏重实验过程呈现的演示性实验||偏重演示程序
4、静电特性的实验探究[实验探究]——静电力学特性的实验探究
4.1静电跳球现象的实验演示(P85)
(3)观察并记录现象P
854.4静电电偶现象的实验演示(P86)
(2)观察火柴棒的运动情况P86
(2)比较实验前后火柴棒的变化情况,由此可以用来解释哪一类静电现象P86缓慢摇动起电机,大部分“火柴棒”转动,倾向于排齐,当转动加快时,更多“火柴棒”转动,倾向于排齐的趋势更明显
(2)摇动起电机前后相比,后者使“火柴棒”倾向于平衡排列,因此可用此解释匀强电场,和极化现象[实验探究]——静电场效应特性的实验探究
4.5三维电力线的实验演示(P87)
(1)明确实验任务,完成相应演示方案的设计P87(注要求写下实验任务)
(2)分析该实验的知识与认知特征,指出该实验的属性及属性特征P87
(1)两同种电荷所在空间的电场分布,两异种电荷所在空间的电场分布
(2)静电荷产生的电场空间分布可描绘特定的线予以描述,两电荷在同一空间的分布情形与电荷的性质有关||基于感性事实的抽象||演示性实验||偏重演示任务的生成
4.6二维电力线的实验演示(P88)
(1)描述实验现象P88
(3)依据该实验的属性特征,指出实验时应注意把握的主要实验要素P88[实验探究]——导体电荷分布规律的实验探究
4.7静电电风现象的实验演示(P88)
(2)描述并解释实验现象P88
(2)烛焰偏离金属棒尖端,近尖端处火焰凹陷,快摇起电机时火焰上端有被金属棒尖端吸引现象||尖端附近空气分子与尖端相碰带电,并在电场作用下远离尖端,形成离子流(电风),并沿尖端指向远离而去,故火苗会偏离尖端且有凹陷,又由于气体对流,尖端附近空气少了以后需周围的空气补充,因而出现火焰上端被尖端吸引的现象
4.8导体电荷分布特征的实验探究(P88)
(1)描述实验现象,指出该实验现象所揭示的学科原理以及具有的应用价值P88
(1)放置顶端呈球形金属棒时,球与上板间有弧光,伴有微弱的“啪啪”声;放置顶端呈尖端的金属棒时,也电弧光,弧光很细,有“啪啪”声;两根金属棒同时放入,呈尖端的金属棒最容易出现电弧光||静电分布于表面曲率大的地方||在生产生活中可用于清除静电危害
4.9静电”电动机”现象的实验演示(P__)
(2)解释实验现象P__
(2)大量静电聚集在两排尖针处,并使其附近的空气分子电离,带电离子在电场下运动这些离子一方面撞击近尖针处的塑料筒侧面而产生相对转轴的力矩,另一方面附在塑料筒壁上的电荷在电场作用下,产生电场力矩,这两种力矩共同作用推动转筒[实验探究]——导体电荷分布规律的拓展探究
4.10空腔导体电荷分布特征的实验探究(P__)
(2)给出实验方案并进行演示操作P__(注写出实验方案和操作步骤)用起电机(或用丝绸摩擦过的有机玻璃棒)给空腔导体带上电,用验棒从空腔金属球内、外表面取电,再用验电器检验取电结果||洁净空腔导体及验电棒;将起电机一根放电杆用导线与空腔体相连;顺时针摇动起电机片刻,取下导线;用验电棒导体端接触腔体内表面后与验电器金属球接触,观察金属箔的张角变化情况;重复上述步骤,实现在空腔外表面取电
5、静电的利用与防范[实验探究]——在应用中感悟学科知识的价值
5.3静电除尘原理的实验探究(P91)
(1)描述并解释实验现象P91摇动起电机前管内模糊,管上端有烟冒出;摇动起电机,管内逐渐清晰,管上端烟逐渐减少,直至看不见||起电后,管内外间产生电场,管内电极附近场强较大,使附近的气体分子电离,带电粒子在电场作用下运动,被烟尘吸附,并向异性电极运动而相碰放电,许多这样的烟尘最终会聚集在一起形成大粒烟尘,这些烟尘在重力作用下而下落,最终起到除尘作用。