陸健榮*黃福坤*許文敏*
羅時峰**陳基培***彭雅齡****
*國立臺灣師範大學物理系**彰化縣花壇國中
***新竹縣北捕國中****高雄市新興國中
一、日 IJ i弓 在今 H 科技發達的時代冉，我們日常/仁 活往往無無法脫離電。勾-天我們所使用的 電器用品，如電燈、電鍋、電視'"哼，無 不跟電有著息息相關 3 那麼電究克是什麼東 西呢?約在公元前五世紀，古希臘盛h 用現 王府(樹脂化石)來做裝飾晶。當時的人們發 現唬珀在磨製後會吸引毛笠、線頭等小東 內心。而在那時並沒有可以解釋此種現象，只 好稱這種奇妙的作用力為“現珀之力" 。最 後電 (electricity) 這個新詞就是由現珀(
electron) 轉變而成的。|而我國在 jJLj 漢末年 有記載“可唱吸 H刁"其拍的就是將過摩擦 的研珀(龜殼)能吸引微小的物醋。而這祖 奇妙的現象，在我們 1-3常生活中也會常常碰 到哦!尤其是在乾燥的冬天，笛，我們脫 f 毛 衣時往往會聽到輕微的霹啪聲，且頭監會被 毛衣所吸引。而在小時候，我們也常常把墊 板與衣服摩擦，就可以將頭上的細髮吸起。 為什麼會有這種奇怪的現象 l呢?就讓我們藉 以上的小實驗來思考 w 學習有關電的基本知 識吧!期望各位同學能將吸收到的基本概 念，與日常生活所接觸到的現象If相對應。 以卡的活動，教師可依學生的特質不同， JE 導學生自由調整活動的順序與內容，以讓學 Ij:. 獲得最大的收穫。二、學習目標
1.
觀察物質可經由摩擦起電。而且無論是 金屬或非金屬物質都可以藉由摩擦起 電，其帶電效果與氣候的溼度有關。2.
觀察兩帶電體之間具有吸引力和排斥力 的現象，而且吸引與排斥的作用和兩帶 電體的電性有關。3.
了解靜電感應現象，藉由靜電感應及接 觸兩種方法使導體帶電。守在且利用已帶 電導體和另 A 帶電體間的作用，來分辨 辛苦所帶電之異同。 三、活動流程 p巴馬li1 J 為 I'ji\，;iHUl驗亡3 弋王三斗
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中華民國九十二年十二月四、起點行為自我測驗
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)如 F 國( .)欲使桌!..的物品離開 第 265 期 科學教育月刊 桌面 A ，移令:半宇中的 B 點處，在此過 程中是否需要施力? \、、中 Y/r \a/ \\/一一
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)若需施力，貝Jj最小施力的大小及 )j 向為 M?
伍、活動內容 活動一、處處有靜電嗎?.. )
，欲{史桌 L 靜 [/j('1物 I抽出 A 處到 C 處是否需要施 )J?( 3 )
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對物體施力的過程中，施力者必須與物 體接觸才能產主作用，對還是鉛?舉例2
(一)尋找有魔力的物品 。器材: 說明。 小紙屑(!j守質地輕薄且廢棄的紙張，剪成約( I
)有關原 F 內部結構的描述， ~.亨Jj[J
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小於 O.5cmxO.5cm 的碎片數張。) 梳 j弋、文且用 illl (如尺、區({筆、紙...等)、( 2
)對於暫個出 f 而且，其所帶的電性 為@正電@負電@電中性。 闆 lfJM 昔正確? 衣物(如毛衣、于 rp[J··· .等不同材質的)、餐 具(筷 j弋、 j 品，匙...等)、塑膠袋、氣球、保 @表質子， 8 表電子， 0 表中子 麗龍...等，舉凡你看得見，拿得到物品(但 令，白:太大)皆叮。I
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I.!f寺揖材 lt1的物品，如梳子等，未經摩 擦之前，輕輕移近小紙屑，觀察看看 小紙屑的反應。A.
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@ 一 48想一想
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金屬物品呢? l 小紙屑有無被吸引呢? (二)奇妙的金屬 2. 若小紙屑沒有被吸引，那小紙屑與物 。器材. 品間有無作用力呢? 塑膠尺-支 刮勻或是鐵製湯匙) 保麗龍板一個(可使用慶生蛋糕的保麗龍 2. 將器材 2 中的物品，分別如t'"表所示 互相摩擦，然後將摩擦後的物品移近 小紙屑，你發現了什麼?鐵尺
主支(若無鐵尺可改用實驗室的鐵製 硬墊板 衣服 尺(塑膠尺、鐵尺)毛衣
梳子
頭呈 塑膠袋尺
鐵湯匙毛衣
盒子、保麗龍碗、盤、美術作品剩t'"的保 麗龍板，儘量不要再購買，以避免造成環 境的沈重負擔) 塑膠于套」支( wJ借媽媽洗衣用的于套即 有作用力產中呢? 想一想 想一想、
1.用于直接握塑膠尺，在保麗龍板上來 回摩擦割劃約 5 次，觀察塑膠尺與保 麗龍屑有無作用。 2. 用于直接握鐵尺，同步驟I.在保麗龍 板上來回摩擦割劃約 5 次，觀察鐵尺 與保麗龍層有無作用。A 直1ta'Wf
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﹒樣東)凡i 經過 f 不同的處理?所以的; I.小紙屑有無被摩擦後的物品吸引呢? 2. 你認為摩擦後的物品與小紙屑間是否 3 比較步驟 1. 跟 2. 的小紙屑及物品，那、
認為是誰經過了什麼過程而造成{Itt 干重作用力日尼今 1.塑膠尺會吸引保麗龍屑嗎? 2 鐵尺會吸引保麗龍屑嗎?其與塑膠尺 <教師指導>一半物品間的摩擦帶來什麼 的結果 令樣嗎? 有趣的結果呢?請老師補充摩擦起電的3 用梳于梳頭星數次後， II'守梳子移近頭
原理。B 直1ta~
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將器材中的物品分為令屬及非金屬 髮，有無頭屋被吸引呢?你能解釋是 什麼原因造成的呢? 4. 回想夏天梳頭髮及冬天梳頭髮，那 二類，分別與毛衣摩擦後移近小紙屑，觀 種情況頭髮較易被吸引呢。 察其結果。 5 夏天、冬天的氣候條件(如氣溫、濕 想一想 屬物品，及介金屬導電性質。、
<教師指導>幫助學生分辨金屬及非全 度)有何不同|呢?你覺得在哪些環境 條件下頭髮較易被梳子吸引呢? 6. 冬季的晴天及雨天梳頭髮時，何者頭 全屬物品是否能吸引小紙屑?那非 里較易被吸引?中華民國九十二年十二月 第 265 期 科學教育月刊 2. 將第半個氣球與毛衣摩擦後，氣球稍 移開毛衣，于輕拿住套在氣球上的橡 皮 l剖，觀察氣球的偏向。 3. 繼續將第三個氣球、第三個氣 球... ，數個氣球與毛衣摩擦，然後 7 冬季的晴天及兩天氣候條件(如I 溫 度、濕度)有何不同?你覺得在那些 環境條件 F頭髮較易被梳 f 吸引呢? 將氣球稍移開毛衣，于輕拿仕套在氣 球上的橡皮圈，觀察氣球的偏向。 8. 從日常生活體驗中，你可歸納出那種 環境條件可產生最佳的摩擦起電嗎?
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(國氣球會靠近毛衣或遠離毛衣 目川 .不凡一卅
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、
手:戴上塑膠手套後再握鐵尺，於保麗龍
板上來回摩擦割劃幾次後，觀察鐵凡與 保麗龍屑之間有無作用。 呢? 2. 第二個氣球、第三個氣球...數個氣 想一想、
球分別與毛衣摩擦後，氣球會靠近毛 衣，或遠離毛衣呢? 3. 由氣球的靠近或遠離，你能推測氣球 與毛衣之間受到的是吸引或是排斥 1.此時保麗龍屑是百被鐵尺所吸引了 2. 比較活動 A 、 B 中的鐵尺與保麗龍摩 擦的過程中有何不同之處， H尼? 呢?B.
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:冉，最後 觀察到的結果是相同，還是不同呢? 3 究竟鐵尺可不可以經由摩擦起電呢?1.將氣球 l 及 2 分別與毛衣摩擦後，于
輕拿住套在氣球上的橡皮圈，將二氣 球移近不接觸，觀察二氣球的偏向。 而其必須在何種情況 f-l可以摩擦，起 電呢?為什麼呢? 4. 鐵尺是金屬或非金屬呢?那塑膠尺是 (口J 試著將二氣球的相對位置轉動看 看，感覺會更明顯) 2. 再將第 3 個氣球、第 4 個氣球... ，分 金屬還是非金屬呢?為什為金屬物品 直接摩擦後不容易吸引小紙屑呢? 別與毛衣摩擦後，將任意三個氣球接 活動二、吱引還是排斥 近，觀察一:氣球間的偏向。 。器材: 想一想 1.氣球 l 及 2 是相互靠近或相互遠離、
數個 小氣球 數條 橡皮筋 呢?毛衣
2. 任一半個氣球間都是互相靠近或遠離 呢? 3. 由氣球的偏向，你能推測二氣球之間 彼此的作用是吸引或排斥呢?A 直互自
1. 氣球數個吹氣後，分別綁緊，並 將橡皮筋套在上方。 4. 氣球與毛衣摩擦後會分別帶電，其中 50 一氣球與毛衣會帶同性電或異性電呢? 5. 氣球皆與同一件毛衣摩擦分別帶電， 而各氣球所帶的電性會同性或異性 呢? 6. 你能由土列活動歸納出同性電之間的 作用是相吸或相斥嗎?那異性電呢? 活動三、靜電戚應 。器材: 小保麗龍球 l 個(手工藝品店或美術文具 店可買到) 錫箔紙 l 張(可將小保麗龍球包住即可)
尼龍線(約長 20cm) 1 條
氣球 2 個(或硬墊板 2 個)毛衣
A 直f$~
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「一一一一一 1.先將尼龍線穿過小保麗龍球的球心 至另-端上打個結，然後在小保麗 龍球外包上一層錫箔紙。 II守尼龍線 直接用書本(或尺或膠帶)同走在 書桌主即可。 2. 將沒有經過摩擦的氣球移近小球， 觀察小球的位置有無改變。思
想一想
1.將沒有經過摩擦的氣球移近小紙屑看 看，小紙屑會被吸引嗎?這樣的氣球 有沒有帶電呢? 2. 當氣球移近小球時，小球有接近或遠 離氣球的反應嗎? 3. 氣球與小球之間存在作用力嗎?B 直直直
氣球在毛衣 t摩擦後，將此氣球慢慢移 近小球，觀察小球位置有無改變。思想L想
1.經過摩擦的氣球是否帶電?將此氣球 摩擦後移近近小紙屑看看，小紙屑會 被吸引嗎? 2. 將經過摩擦的氣球移近小球，小球有 接近或遠離氣球的反應嗎? 3. 摩擦過的氣球與小球之間的作用是相 吸或相斥呢? 4. 你能推測與氣球小球靠近氣球的這」 面應該是同性電或異性電呢? 5. 由原子模型可知，所謂電中性的原 F 是因為原 F 本身即不帶電荷，或是其 內仍帶有正、負電荷，只不過正、負 電荷恰好祇消，故無法呈現電性呢?6.
II守)華擦起電的氣球移近電中性的小球 時，小球內與氣球具有相同電性的電 荷會靠近或遠離氣球呢?那小球內與 氣球相異電性的電荷會靠近或遠離氣 球呢? 7 若用圍來說明活動 B 中氣球與小球之 間的電性關係，你認為圖三中何者較 為接近。(“ 1 "表摩擦過的氣球， “ 2" 表小球)答: 、、 1/B
/tt\科學教育月刊 第 265 期 中華民國九十二年十二月
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圖三 8 你能解釋為什麼摩擦後的氣球接近小 球時，小球的反應嗎?c 直{til(;f'f
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I. 把經過毛衣摩擦後的氣球移近小 球，們注意不可使小球接觸到氣球。 此時用鐵尺輕觸小球遠離氣球的 5) -端。約 l 分鐘後，先將鐵尺移離開 小球，再將氣球移離開小球。(注意: 在此步驟中要小心'勿使小球與氣球 接觸。若不小心接觸請重新再做 次) <教師指導> 1.用鐵尺或于接觸小球的步驟類似接地 的效果，請教師解釋 ~f 接地的意思 及其作用為何。為了使接地站(果較 佳，步驟 l 中用鐵尺輕觸小球，口J改 用導線 ω 將導線寸晶接於鐵門、鐵窗 或鐵架 j~ ，而易位指碰觸小球遠離氣 球，處。 2. 步驟 l 的過程，稱之為感應起電。 52 一 2. 取出-未經摩擦的氣球靠近經過上 面處理後小球，觀察小球有無位置改 變。心想一想
1.在步驟 2 中，取 A未經摩擦的氣球接 近經過處理後的小球，此時小球的反 應是靜[/-- '還是接近或遠離氣球呢? 小球與末摩擦的氣球是否有作用產生 日尼?
2. 填寫活動 A 與活動 C 的活動過程與結 w:比較表。(答案為是的，請畫 “。";
1~ 不是的畫“ x"0)
代
氣球 t丘吉 氣球是否 氣球與小 經過毛衣 小球是否球之間是 摩 擦帶 電 將過處理 否有作用 力 活動 A j丹田UB
由上表活動 A 與活動 C' 你認為造成 所觀察到的結果不相同，最主要的原 因是在氣球或小球身上?你認為活動C
ql 的小球是否帶電了呢? 3. 將經過毛衣摩擦後的氣球，移近經過 步驟 l 處理過的小球，觀察小球有無 忱揖改變。心
想一想
3. 取與毛衣摩擦過的氣球移近處理過的 小球峙，小球是接近或遠離氣球了 呢?你能推測經過處理後的小球與摩 擦過的氣球是帶同性電荷或異性電荷 嗎? 4 位l 想步驟 l 中小球的處理過程。當將開氣球。如果我們將過程反過來，先 摩擦後的氣球接近電中性的小球時， 移開氣球，再移開鐵尺。的(認為小球
·
~.實驗內 還會帶電嗎?試試設計 容，來驗證你所預測的結果是百正確 υ 小球靠近氣球的部分(即圖中 A 部) 感應出與氣球同性電荷或異性電荷D 直直到
「一一←一一一 氣球在毛衣 t 摩擦後，移近小球到小 球恰碰觸氣球為止。觀察小球在碰到 氣球之後的位置改變。 G品(即回 I t1 市Ij KF\ 主井 、心
4
四 回閻 呢?那遠離氣球的那 分)呢? 本目-本日 'l斗、"斗、、
1.小球在與氣球接觸後，小球的反應是 仍靠近氣球或遠離了呢? 5. 在接地之後，我們發現小球帶電了前 小球所帶的電性與摩擦過的氣球是帶 同性電荷或異性電荷呢?也就是在接 2. 剛開始小球與氣球之間的作用是相吸 或相)干呢?那接觸之後，了三者仍相吸 地的過中，小球靠近或是遠離氣球的 哪一百 Ij 分電性消失]I呢? (用 F 闢 III 或相斥 l呢? 3 你能推測小球與氣球接觸之後是帶同 A 、 B 1'f了!在)你能推測到接地的作用 性電 {i立或異性電荷嗎? 在那裡了嗎?4.
!I守將摩擦後的氣球接近電中性的小 球，肘岡/〈表示。則小球靠近氣球的 A 部分會感應帶何苦電荷?那遠離氣 球的 B 部分呢? 5. 當帶進的氣球與小球接觸後，小球帶 電j"其!羊，現了圖六 t1' A 部分或 B 部 分的電性?而小球靠近帶電氣球或遠 布于 γ+iJ 圈五 .g[j 分電性消失 Tlif~ ?你 能推測帶電氣球與小球在接觸的過程 自f 氣球的明 I; <教師指導>在接地的過程中，並不是， I: 電荷及負電荷都可自由移動。請教師舉例 常圖中小球 B 部分有感應為帶 I 正電荷時， 中發lJ-:.什麼事了嗎? 6. 活動 D 中使小球帶甫的方法稱為接觸 起電內的(能解釋為什麼小球與毛衣摩 其在接地之後，電性如何消失( 0 6. 此種使小球帶電稱為感應起電。由|三 你能得知小球與讓它感應帶電的帶電 擦後的氣球接觸會帶電 r 嗎? 7. 將本活動 A 、 B 、 C 、 D 中的過程與結 :者的電 1半是相 體(摩擦後的氣球),
果歸納如~.表。 (附註.活動 C 只要步驟 l 的過軒與結 同或不相同的呢? 7. 在步驟1.中，我們先移開鐵尺，再移科學教育月刊 第 265 期 中華民國九十二年十二月
果
氣球 。:與毛衣摩擦過 。:帶電 x: 本;與毛衣摩擦X
不帶電 過 活動 A 活動 B 活動 C (感應起電) 活動 D (接觸起電) 小f;J\閉氣 / 干£5f\仇4 球間的相 對運動 。:與 。:氣 。: ‘一一 一一步 • 氣球有 球靠近 帶電 IN'求遠i 接觸 時，在x:
• • . x: 與 小球的 不帶電 小球靠近 氣球泣 35弓 Lμ而山IX
有接觸 接地 小球不動 x 小 球沒有 接地 活動 A 活動 B 活動 C (感民主起電) 活動 D (接觸起電) 活動四、靜電接力賽 。器材: 質地輕薄的紙(如口香糖的紙、測驗紙... 等)約 2cmx2cm 令張，塑膠尺，梳子，原 子筆...等。 。準備事項: 1.將學生分為若干組(約 4~6 人一組) 2. 將紙對摺後，使其張開小角度能站在桌 面上 。在這小紙張上剪出該組喜歡的造 型作為參加賽跑者。(見圓七) 對摺紙張 國七 3. 組員回家試試各樣物品在互相摩擦後吸 司|小紙屑的情形，並挑選出較易吸引小 紙屑的物品，攜帶令:學校。直直E
I. 選取實驗桌或課桌作為跑道 2. 挑選出容易吸引小紙屑的物品 3 樣， 將他們當作接力棒。利用此摩擦後會 吸引紙屑的接力棒，拉動該組的賽跑 者前進。 3. 各組賽跑者競賽，看那一組的賽跑者 以最短的時間抵達終點。思想一想
1.摩擦的物品是否帶有電荷? 2. 當將摩擦後的物品移近小紙屑，小紙屑 為什麼會被吸引呢?陸、學習成果驗收
1.電視廣告巾提到靜電除塵拖把，其實只需 要用一張粗纖維的除塵紙(並未帶有靜 電) ，再輕輕-擦，就能吸引毛髮、小紙屑。 你能解釋這種拖把如何清除地板的頭髮及 小紙屑的嗎? 2. 電荷有兩種為正電荷，另一為負電荷。 當我們用毛皮摩擦塑膠尺後，已知塑膠尺 所帶的電荷馬負，試問( 1
)毛皮會帶何種電?(2
)是什麼電荷能夠經由摩擦從一種物質轉54
移至另一種物質上?此種電荷來自何 處?
