中学物理中有关接地问题的探索及思考(1)
从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果中学物理中有关接地问题的探索及思考(1) 摘要：在日常生活中，接地问题较为重要，它可以防止由于高压静电而造成的触电危险，能够保护人们安全地操作电器，并且其原理还被成功运用于避雷针中。受应试教育导向的影响，接地问题在中学物理教学中是一个被忽视的知识点。因此，对其进行探索与思考，在强调素质教育的今天更具现实意义。 关键词：中学物理； 接地问题； 高压静电； 避雷针 在教学过程中，作为起主导作用的教师，首先必须认真阅读教材，挖掘教材中蕴涵的各个知识点，然后通过课堂教学这种形式，去组织、诱导学生进行一定的思考，培养学生观察问题，发现问题的能力。在人民教育出版社出版的高中物理教材中牵及到了避雷针，它是一个金属的尖端导体，安在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地有良好的接触，那么这种接触有什么作用呢？除尘器的金属A以及平行板电容器的一个极板和静电都接了地，为什么呢？笔者认为：对学生讲讲有关接地的知识，既可拓宽学生知识面，又可对学生起到安全教育的作用。 1 被接地物体与地球具有相等电势的作用 防止由于高压静电而造成触电危险 对于物理教材中图13-56，静电除尘器的除尘机理是利用高电压产生的强电场强度使气体电离，产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离。可想而知，静电除尘器在高电压下工作的，其外壳产生很高的静电电压，如果人一不小心碰到外面的金属管，就会有电流流过人体引起触电。金属管A接地说明了其与地球具有相同的电势，当人不小心摸A管时不会触电，因为这时的金属管、人和地球均为同一等势体，不会有电流流过人体。物理教材中研究平行板电容器的电容跟哪些因素有关。电容器左极板接地，静电计外壳接地，则两者电势便都与地球电势相等，静电计所测电压便是电容器的电压了。其次接地也有防止触电作用，因为在这一实验中，起电机的电压很高；静电计、电容极板接地，消除了人体对电容器极板的电容作用。人体是最普遍存在的静电危害源，要让学生充分认识到：在做静电实验时，要做到充分的防护措施，除小心操作外，建议穿防静电鞋并使用防静电地面和防静电袜、防静电鞋垫等，这样就会使静电从人体导向大地，从而消除人体静电。 保护工作者能安全地操作电器 电压互感器的原理是用来把高电压变成低电压，并且测量高电压；电流互感器的原理是把大电流变成小电流，并且测量大电流。但为了工作安全，它们的铁壳和副线圈都应该接地。电器外壳接地是将系统中平时不带电的金属部分，通常情况下机壳等是不带电的，当故障发生造成电源的供电火线与外壳等导电金属部件短路时，这些金属部件或外壳就形成了带电体，如果没有很好的接地，那么这带电体和地之间就有很高的电位差，如果人不小心触到这些带电体，那么就会通过人身形成通路，产生危险。因此，必须将金属外壳和地之间加以很好地连接，使机壳和地等电位。另外，电器外壳接地还可以防止静电的积聚。此外还可以诱导学生列举一些日常生活中的类似这种作用的实例，学生一定会联想到洗衣机、电冰箱等家用电器的机壳后面有一根接地线，也是为了使其与地球等势，防止触电。2 避雷针的原理与作用有关雷电产生的原因众说纷纭。最常见的一种说法是：地面湿气受热上升，或者空气中不同冷、热气团相遇，凝成水滴或冰晶，形成积云，在运动中使电荷发生分离。当电荷积聚到足够数量时，就会产生不同电荷的云层。由于静电感应而产生不同电荷的云层接近地面时，或由于静电感应，地面上的物体会出现不同的电荷，并且密集在突出的物体上，如大树、烟囱、铁搭、高层建筑物等。当电荷积累到一定程度时，带电云层和这些突出的物体之间会发生强烈的放电，这就是雷电现象。雷电流过地面的物体时，其具有极大的破坏性，电压可达数百万至千万伏，电流达几十万安，可以造成人畜伤亡，建筑物炸毁或燃烧、线路停电及电气设备损坏等严重事故。避雷针是利用尖端放电的原理制成的。避雷针是一个金属的尖端导体，安在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地有良好的接触。通过避雷针可以不断放电，向大地不断传递电荷的作用，避免电荷的大量积累，从而达到避雷的目的。所以，打雷时，千万不要在大树及高层建筑物下避雨。通过讲述，学生对这个自然常识能更加了解。在课堂教学中，教师可以适当补充延伸，引导学生联系生活实际，列举有关“接地”的电器。教师也可以适当设疑，以引起学生兴趣，如油罐车后面用一条拖在地上的铁链，起到什么作用呢？通过图片展示，飞机的机轮上为什么要安装搭地线？通过学生热烈讨论，综合分析，最后得出这样的结论：原来这种接地使将摩擦产生的静电导向大地，以免静电积累到一定程度，产生电火花引起油罐车、飞机爆炸。受应试教育的导向，接地问题在中学物理教学中是一个忽视的知识点，在强调素质教育的今天，我们认为有必要向学生传授这方面的知识，使他们学以致用，更好地防范危害。 课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
