一晶体的熔化和凝固的研究.docx

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一晶体的熔化和凝固的研究

中学物理教学论实验指导书

2010年9月

实验一初中力学系列演示实验

一、实验目的

1、掌握气体有压强的验证性实验；

2、掌握教学中常见的几种抽气机和气压计的原理和使用方法；

3、掌握有关浮力的演示实验的方法；

4、培养学生根据教学需要选择和创制代用仪器的能力。

二、实验器材

玻璃杯、水、硬纸片或塑料片、马德堡半球、皮碗两个、塑料吸盘两个、易拉罐、矿泉水瓶、铁架台、酒精灯、橡皮泥、水槽、石蜡块、玻璃片、乒乓球、大可乐瓶、小玻璃瓶、两用气筒、手摇抽气机、旋转式真空泵、福廷式气压计、无液气压计。

三、仪器简介

1．福廷式气压计

福廷式气压计构造如图1—1所示．

在金属套筒内装有一支1m长一端封闭的玻璃管②，注满水银后倒插在水银槽①中．水银槽的底部是一个皮囊⑧，皮囊下有个调节螺旋④，可调节水银槽里水银面的高度．支座上有一尖端向下的象牙针⑤，针尖指向水银面，刻度尺上的刻度是从针尖计起的．当针尖接触水银面时，此水银面即为测量的零点．水银面上有通气口与大气相通．管子上部有玻璃窗口⑥，可以观察玻璃管中水银面高度．为了使测量读数精确，还附有游标尺，螺旋⑦可操纵游标刻度尺上下移动。

金属套管中部附有一个温度计⑧。

用法：

（1）将气压计竖直悬挂．旋开水银面上通气口的螺旋塞．

（2）转动底部调节螺旋，使水银面与象牙针尖刚好接触（象牙针尖与水银中呈现的象尖，二者刚好接触即可）。

（3）旋动游标螺旋，使游标尺的下沿正好与水银的凸面相切。

（4）旋动气压计，使前后窗口对正底板，从游标与刻度尺上读数，即为当时的大气压值．

图1-1

2．两用气筒

两用气筒具有抽气、打气、移气等多种功能．抽气可达50mmHg，打气可达3atm（大气压）．可用来做马德堡半球，低压沸腾等实验．

构造与原理：

如图1—2（a）和（b）所示，排气阀与抽气阀均为带有气阀的短橡胶管，管壁上开有一纵向的缝隙．气体只能从气阀由内向外单向流动．将气阀套在两个气嘴上，就构成抽气阀与排气阀．在图1—2（a），（b）中，左端水平放置的是抽气阀，下端竖直的是排气阀．图（a）中当活塞向左推进时，气筒中的压强高于大气压，抽气阀右端因阀外压强大，缝隙受压而关闭；排气阀则因阀内（上端）压强大，缝隙受压而张开．这样气体便被排出．图（6）中当活塞向右拉动时，气筒内压强低于大气压，排气阀被压缝隙关闭；抽气阀被压缝隙张开．这样气体便被抽入筒内．

（1）抽气：

选用内径为8mm的厚壁橡皮管，用它将被抽容器与图中左端的抽气嘴连接．快拉慢推活塞，即可将容器中的气体抽出．

（2）打气。

用橡皮管把需充气容器与图中下端的排气嘴连接，快推慢拉活塞，即可把空气“打入”容器．

（3）移气：

把两个容器分别接到抽气嘴与排气嘴上，快速推拉活塞，即可移气．

图1-2

四、实验内容

（一）演示大气有压强

1．“覆杯实验”

用硬纸片（或塑料片）把装满水的杯口盖严．按住纸片把杯子倒转过来，如图1-3，纸片不下落，水也不流出．这个实验能说明大气对纸片有向上的压力．试一试，选什么样的薄片及怎样操作可以提高实验的成功率?

如何用它来演示大气的侧向压力?

如果杯中的水灌得不满，实验能成功吗?

试试看，并解释一下原因。

图1-3图1-4

2．马德堡半球实验

将马德堡圆盘的“对口”处擦干净并涂上一薄层凡士林，合好圆盘，将里面的空气抽出，关上气阀．两人对拉，看能否拉开，若对拉时拉手旋转，将会怎样?

试试看。

如果学校没有“马德堡半球”，可用大号注射器在活塞下悬挂砝码或者用市场出售的“投掷羽毛球”吸在球拍上来演示，用疏通抽水马桶的“水拔”效果也很好．

3、按图1-4所示组装实验器材．

（1）在易拉罐中放入少量的水；

（2）点燃酒精灯对易拉罐加热，待罐口出现白雾时，用橡皮泥（或面团）堵住罐口；

（3）撤去酒精灯，让易拉罐自然冷却．

你会看到什么现象？

说明什么？

（二）浮力及浮力产生原因的演示实验

1、浮沉子

如图1-5所示，将装有适量水的小瓶瓶口向下，使其漂浮在塑料瓶内的水面上．用盖子将塑料瓶盖紧后，用力挤压塑料瓶的侧面，你会看到什么现象?

松手后，又能看到什么现象?

图1-5图1-6图1-7

2、浮力产生原因的演示实验

将一小块平玻璃放在装有水的容器底部，再把原来能漂浮的石蜡块放在玻璃片上，并将它们紧密接触，如图1-6，石蜡块不再浮起，为什么？

如图1-7所示，将“雪碧”瓶颈部分剪下并倒置，将乒乓球放入其中，向瓶颈中倒水，可看到水满了但乒乓球不浮起。

把瓶颈插入盛水的容器中，待乒乓球的下方也充满水后，乒乓球会自动浮起。

这是为什么？

五、思考题

回答实验内容中提出的问题。

实验二初中热学系列演示实验

物态变化和分子热运动的演示实验的研究

一、实验目的

1、熟悉并掌握初中课本上有关的演示实验和学生实验；

2、了解与课本内容相关的一些实验，并增强设计实验的能力；

3、掌握用显微镜观察布朗运动的方法；

4、掌握演示“固体分子引力”实验的技巧；

5、研究“压缩气体做功使物体内能增加”的演示实验．

二、实验器材

盐水瓶，烧瓶，带抽气管和喷管的瓶塞，两用气筒，注射器，烧瓶架，酒精灯，烧杯，铅圆柱，平口刀，砂纸，显微镜，盖玻片，载玻片，广告色，台灯，大钩码，压缩空气引火仪，乙醚，碘，沸腾球，圆锥瓶，蒸发皿等．

三、实验仪器简介——显微镜

关于显微镜的构造和光路原理，大家都比较熟悉，这里着重介绍它的使用要求。

1．为了获得良好的观察效果，必须重视被观察标本的照明．一般应采用漫射光，如用磨砂玻璃的灯泡照明．通光的孔径应调节适当，如果光圈过大，反差会很小，光圈很小，背景将过暗，这对观察都是不利的．

2．将要观察的标本放在载物台上，用弹簧夹卡住载玻片．

3．应根据观察倍率的要求选择物镜和目镜，例如观察液体中颗粒的布朗运动，要求倍率在500～1600倍之间．若用1250倍显微镜，可选40×12．5的物镜和目镜或100×12．5的物镜和目镜．将物镜装在旋转盘上，将目镜插入镜筒调整观察．观察时可先用低倍的物镜（其孔径较大，焦距较长，调整时比较容易），若放大倍率不够再换用高倍的物镜观察。

4．调整成像时，一般先旋转升降手轮，看到像后再调节微动旋钮．用高倍物镜时，可先不在目镜中观察，将物镜粗调至几乎碰到盖玻片的位置，然后从目镜中观察，自下而上地调节微调旋钮，直至出现清晰的图象为止．

5．镜头的清洁处理：

先用吹气球吹去灰尘，再用擦镜头纸或脱脂纱布蘸少量乙醚或纯酒精擦拭．实验时，标本液上一定要加盖玻片，不可使镜头直接与标本液接触．

四、实验内容

（一）教材中的实验

1、模拟大自然中“雨”的形成

向圆锥瓶内注入少量的温水，稍后，取一干燥的蒸发皿盖在瓶口，在蒸发皿中放置一些冰块．瓶口内是否出现朦胧的“白雾”?

蒸发皿的底部出现了什么?

另换一只干燥的蒸发皿，盖在瓶口，向蒸发皿中倒入开水，瓶口内还有“白雾”出现吗?

蒸发皿底部呢?

“雨滴”的形成经历了怎样的物态变化?

需要什么条件?

2、又一种液化的方法

用注射器吸进一些乙醚，用橡皮塞堵住注射孔．先向外拉动活塞，当看不见针筒中的乙醚液体时，再推压活塞．观察注射器中是否又出现了液态乙醚．

想一想，这个实验中采用的液化方法是什么?

3、人工造“雪"

如图2-1，在锥形瓶中放入少量碘粒，在靠近碘粒的上方悬挂一段棉线，注意棉线不要接触碘粒．用酒精灯微微加热，然后使其冷却．观察碘的状态的改变情况，观察棉线上析出的物质及其外观形状．

想一想，碘发生了怎样的物态变化?

变化过程中有没有出现液态的碘?

棉线上析出碘的外形像什么?

图2-1

（二）实验、知识的拓展

1、在水里放些糖或盐，制成糖水或盐水．糖水、盐水的凝固点和纯水一样吗?

请设计实验来寻找答案．

2、沸腾球实验

先搓手，然后握住沸腾球的一玻璃球，观察现象，并作出解释。

3、酒精灯的火焰能点燃纸．那么，能用纸做的小锅在酒精灯上烧开水吗?

请试一试，并讲出其中的道理（纸的着火点是183℃，酒精灯外焰的温度约是800℃）．

4、煨炖食物时，有经验的人总是先用大火将食物烧开，然后改用小火．试说明其中的道理．

5、医生给病人检查口腔时，常拿一把小镜子在酒精灯上烧一烧，然后再放入病人的口腔，这样做的目的是什么?

（三）“沸点与压强有关”的演示

液体的沸点与压强有关，可以用改变容器内液体上方气压的方法来实验．沸点的变化可以通过温度计来显示，也可以通过沸腾的现象来加以判断．实验的方案很多，应根据教学目的和演示实验的要求进行选择．下面提供几种实验方案，请分析各自的特点，并选出比较适合于建立概念和进行思维训练的两种方案，进行实验，总结实验技巧，提出改进意见．

1．如图2-2所示，首先打开瓶塞，对烧瓶加热至液体沸腾，然后盖上瓶塞，观察沸腾时温度的变化．

2．如图2-3所示，把盛有不到100°C、刚停止沸腾的水的烧杯放入抽气机的钟罩内，进行抽气，直到水重新沸腾．

3．取一只平底烧瓶（或盐水瓶），瓶内倒入适量刚沸腾的热水，用带有抽气管的瓶塞塞紧瓶口，然后用两用气筒或大号注射器抽气，直到出现沸腾现象．如增大气压，沸腾现象终止．如图2-4所示．想一想，瓶内的水倒多少适宜?

如果室温较低，瓶子的热容量较大，怎样操作效果较好?

4．取一只圆底烧瓶（不要平底的），盛半瓶热水．首先加热到沸腾，移去热源，将烧瓶倒置，然后往瓶底浇冷水，观察沸腾现象．想一想，在这个演示中，如何使学生感受到瓶内的气压已经降低，从而理解再沸腾是由于气压降低所致?

如果给你一个带喷管的橡皮塞，你如何演示以说明瓶内气压降低?

请试一试．

图2-2图2-3图2-3

（四）“固体分子引力”的演示

说明固体分子的引力，常用两块铅圆柱来演示．将经过表面处理的铅块压在一起，可以悬挂相当惊人的重物．接触表面处理的方法是：

先用锉刀和砂纸把表面基本削平，演示时再用平口刀（刨刀、电工刀等）刮平．对长圆柱形的铅块，可以用双手握住铅圆柱，并使两个新切面对齐，双手放在两膝间，尽力边压边转，直至难以转动为止．压转时要注意用力均匀，不要使两铅圆柱再反向倒转．也可以用边压紧边推进的方法，如图2-4所示．演示悬挂重物时，要稳而慢，一个、一个砝码地加上去．悬挂物总重力应超过大气对铅块横截面方向的压力，这样才更有说服力．请根据上述方法实验，总结做好这个实验的技巧．

图2-4

（五）布朗运动的观察

将黄色广告颜料（或其它颜色）溶于水中，宜淡不宜浓，调和均匀．在载玻片上滴一两滴这种溶液，盖上盖玻片．若要使这种标本液保持较长时间，可以用细铜丝（直径0．1mm左右）在两片玻璃之间围一圈，并切小条石蜡，用25W电烙铁把它熔解在盖玻片的周围，加以封固．实验时，把标本片放在显微镜的载物台上，选择合适的目镜和物镜，使总倍率在500～1600倍之间，经粗调和微调后，可以看到布朗运动的情况．

除了用透射光照亮视场外，还可以用暗背景的方法．即关闭聚光镜上的光栏，不使光线从载玻片下方射入，而用小电珠从载玻片侧面照射．由于液体中小颗粒对光的散射作用，可以见到黑暗视场中的亮点在运动．为使现象明显，应注意调节小电珠的位置，如图2-5所示．

（六）“压缩气体做功使物体的内能增加”的演示

用压缩空气引火仪做这个实验是非常生动形象的．将活塞迅速下压，气筒中的棉花因空气压缩温度升高而燃烧，发出明亮的火光，如图2-6所示．以往这个实验比较难做，分析它的改进过程颇有启发意义．

图2-5图2-6

做这个实验时需要注意如下问题：

1．取一小撮绿豆大小的脱脂棉花，把它拉得松散一些，放入气筒底部；

2．在活塞上涂一层薄薄的凡士林，把活塞缓慢地压下一段再拉起，使活塞与筒壁之间润滑良好；

3．准备下压活塞时，人应站得略高，身体重心适当前移，然后迅速压下活塞，

4．再重复演示一次时，应先把活塞拉出，用一根比气筒内径略细的芯棒插入气筒，把筒中的废气赶出，取出芯棒后再进行实验．

请根据上述要求进行实验．

五、思考题

1、记录你所做的固体分子引力实验的效果（挂起多重的砝码）．如果中学生认为铅圆柱的结合是大气压的作用结果，你如何向学生解释?

2、记录观察布朗运动所用显微镜目镜和物镜的规格，及观察到的现象．

3、说明改进“压缩空气引火”实验的关键是什么?

4、思考实验内容中的问题。

晶体的熔化和凝固实验的研究

一、实验目的

1．研究本实验对培养学生实验能力起哪些作用；

2．研究做好本实验所用试样的份量对实验教学效果的影响；

3．研究初中学生实验的指导方法。

二、实验器材

中、小试管各一支、400毫升烧杯一只、铁支架（附铁圈架座和试管夹）一台、温度计一支、酒精灯一只、有秒针的表或钟一只、石棉铁丝网、硫代硫酸钠20克。

三、实验原理

以前常选用萘晶体进行实验，典型的熔化和凝固曲线如图3—1所示。

这个实验做起来比较困难，在熔化和凝固过程中，测量的温度难以保持不变。

由于萘有刺激性气味，对身体有害，在中学物理实验中已不再使用。

现在选用的晶体是硫代硫酸钠（俗称海波），它具有熔点较低（48°C左右）、没有刺激性气味、溶于水易于清洗等特点。

但在凝固时会出现过冷现象，即温度降至熔点时不凝固（想一想：

如何应对这一情况?

）。

如果能保证冰块的供应，用水来做凝固和熔化的实验也比较理想。

图3-1图3-2

本实验是利用“水浴法”对硫代硫酸钠加热，观察硫代硫酸钠在加热过程中的温度变化，并由记录绘制的曲线找出硫代硫酸钠的熔点；硫代硫酸钠的熔点为48°C左右。

但实际上，经常出现的情况是温度计的读数尚未达到熔点时，硫代硫酸钠已开始熔解；在硫代硫酸钠熔解过程中，温度计读数：

仍继续上升。

因此很难由记录的数据绘制出上理想的曲线。

本实验的目的是要通过试做，找出实验效果不好的原因和解决办法。

课本上提出的实验装置如图3-2所示，即用试管装一定数量的硫代硫酸钠，并插入一支温度计，用水浴法加热，观察加热和冷却过程中的温度变化。

课本上没有说明水和硫代硫酸

钠的用量。

如果作水浴锅的烧杯太小或装入的水量不够，或酒精灯的火力过大而试管中装入的硫代硫酸钠又过少，这些都将使硫代硫酸钠升温太快，保持温度不变的时间很短，由记录数据绘制的曲线将不能明显地看出水平的一段。

那么究竟用多大的烧杯装多少水，用多大的试管装多少硫代硫酸钠来进行实验为好?

这就是本实验要研究的主要问题。

另外，实验方法如果不恰当，实验效果也不好，例如，有些中学生做这个实验时，常常在试管中装好硫代硫酸钠粉后，把温度计插在硫代硫酸钠粉的正中，温度计的水银泡就被硫代硫酸钠厚厚的包住。

当水浴温度达到硫代硫酸钠的熔点温度时，与试管壁接触的硫代硫酸钠已开始熔解，而试管中心固态硫代硫酸钠的温度还远远低于熔点的温度。

因此，温度计的读数也远远低于硫代硫酸钠的熔点。

怎样解决这个问题，这也是本实验要研究的。

四、实验内容

（一）海波的熔化和凝固实验

1、把20克海波粉末放入一中号试管中，在试管内一侧插入一支温度计，温度计应尽量靠近试管壁但不与试管接触。

2、用一只400毫升的烧杯，装入温度约35°C的350毫升左右热水。

3、将烧杯、石棉铁丝网、装好海波插好温度计的试管用铁圈座和试管夹照图1—2组装在铁支架上。

4、数分钟后，估计海波与水的温度已经平衡。

这时温度计的读数约25-30°C，再用酒精灯加热。

5、待温度计读数上升至35°C后，每隔一分钟，读取一次温度（接近45°时可以每半分钟读一次），读到60°C为止。

注意在加热过程中要不时用玻璃棒搅拌海波粉，使温度均匀。

6、将酒精灯盖灭并取去。

让烧杯中的水及试管自然冷却。

7、每分钟读取一次温度，到40°C，并作记录。

8、再将试管放入水浴中加热到55°C，取出温度计，擦拭干净，将海波倒出、整理所有仪器用品。

9、将升温和降温的记录列表，并在方格坐标纸上画出温度随时问而变化的曲线。

（二）冰的熔化与水的凝固实验

1．在烧杯中混合放人适量的碎冰和食盐作为致冷源，将装水的小试管放入烧杯中，用温度计定时测量小试管内水的温度，描述小试管内水冷却过程中出现的现象，绘制水的凝固曲线。

2．设计实验，利用碎冰做冰的熔化实验，描绘冰的熔化曲线。

3．将一小试管中的水加热，经几次沸腾后冷却至室温，然后再把小试管放入装有碎冰和食盐的烧杯中，用温度计定时测量小试管内水的温度，描述小试管内的水在冷却过程中出现的现象。

在实验中，你发现哪些“异常”现象，如何解释?

为什么在0℃时小试管中的水不结冰（此时的水称为过冷却水）?

向过冷却水中投入一小片碎冰，观察冰的生长。

思考：

过冷却水在凝结时，温度为什么会急剧上升?

为什么上升到零摄氏度就稳定下来?

如果没有碎冰的触发，水会冷却到什么程度?

可以用其他的杂质（如粉笔灰）来触发吗?

4．试比较上述用海波和冰进行实验的优缺点。

（三）通过实验，总结出做好这一分组实验的关键，并订出指导中学生进行实验的步骤。

明确在指导初中学生进行实验时应注意如何从实验态度与实验方法上提出要求。

五、思考题

1．通过本实验可以使中学生获得哪些热学实验技能和方法？

2．实验前应指导中学生复习哪些知识?

3．在指导中学生订实验步骤时，哪几点要特别具体规定?

4．怎样指导中学生从曲线上读出试样的熔点?

5．怎样规定实验所用试样的熔点的标准值？

6．做好本实验的关键何在?

实验三静电仪器与静电演示实验的研究

一、实验目的

1．分析研究静电实验成败的关键；

2．掌握验电器的构造、用途及使其带电的方法；

3．掌握几个基本的静电演示实验的操作技术；

4．通过几种自制静电演示仪器的使用，明确自制教具的必要性和广阔前途。

二、实验器材

金箔验电器、简单箔片验电器、静电感应仪、起电盘、验电羽、起电机、平板电容器、氖管、各种导体和绝缘体等。

三、仪器结构和工作原理

静电演示实验一般感到比较难做。

做好静电演示实验的关键，在于所选用的绝缘材料性能要好。

这是因为静电具有“压高”、“量少”的特点。

由于电压高，就容易漏电；由于带电量少，就经不起漏。

所以，如果绝缘材料性能不理想，实验就要失败。

（一）静电的特点

静电的特点：

一是电压高，二是电量少。

这可以先用一个简单的实验来证明。

实验将直流电压220伏或380伏的火线用绝缘导线（可用万用电表的标棒）接到金箔验电器的导棒上去，把地线接到验电器的外壳上，如图4-1所示。

便见金箔张开，但其张角并不大，约在10°以内。

实验时要注意安全，并防止短路。

图4-1

若把某一带静电的带电体去接触验电器导棒，金箔张角要大得多，有时几乎张成直角。

可见，金箔的电压（亦即带电导体对地而言的电势差）高到几百伏乃至几千伏。

这就表明一般的带电导体的电压是相当高的。

根据静电的这两个特点，静电实验和静电仪器对所用绝缘材料的绝缘性要求就特别高。

绝缘体绝缘性能的好坏，既与绝缘物体本身的材料性质有关，又与它的长短、截面积大小有关（例如单根丝线是绝缘的，但织成绸以后，绝缘性就不一定好）。

而且还与绝缘体表面的状况有关（例如，原来绝缘性比较好的硬胶棒，由于表面潮湿、不洁净——粘上了油污、灰尘，或由于光照影响而老化等，都会使绝缘性变坏，甚至无法使用）。

绝缘材料很多，如有机玻璃、塑料、硫磺、火漆、硬胶棒、石蜡等材料在静电实验中都可用。

其中以用石蜡作验电器的绝缘塞为佳。

这是因为石蜡具有取材容易、制作加工方便、不怕潮湿、不怕．灰尘沽污等优点，如果石蜡粘上了灰尘、油污，只需用小刀刮去一层表面层就能保证有良好的绝缘性。

实验室原有的验电器、静电计如果因胶木绝缘塞韵绝缘性失效而不能使用时，只要换上一个石蜡绝缘塞就又能使用了。

（二）金箔验电器及其用途

1．金箔验电器

金箔验电器是静电实验最基本的仪器。

它的性能的好坏直接影响实验效果。

金箔验电器通常是在金属导棒上贴上一条金箔，导棒穿在绝缘塞上，绝缘塞固定地塞在验电器外壳的口上（图4-2），验电器外壳必须是导体，以便它与地有良好的接触，且与地同电势。

验电器对外壳材料的要求不高，象黄板纸等普通材料就可代替金属作验电器外壳用。

因为静电具有电压高的特点，所以这些材料在高电压的条件下也会导电，不再是绝缘体。

最简单的纸片验电器（图4-3）也可以用来做实验。

这种验电器是用一块硬纸板粘贴在一支塑料筷上，再在硬纸板正面贴一小条薄纸（最好是用笛膜）就行了。

图4-2图4-3

2．金箔验电器的用途

（1）可检验物体是否带电将待检验物体靠近或接触验电器的金属球，根据金箔是否张开可判断该物体是否带电。

（2）可辨别电荷的种类先使金箔带上某种已知电荷（例如正电），箔片张角宜在40°～60°左右。

再将待测带电体渐渐移近验电器的金属球，根据金箔张角的增减判断带电体电荷的正负．

（3）可试验物体的绝缘性先使验电器带电，金箔张开．然后用待测物体去接触验电器的金属球，若金箔张角不变，表示该物体绝缘性很好；若金箔立即下落，表示该物体的绝缘性很差，若金箔缓慢落下，表示该种物体的绝缘性不佳．

（4）可量度导体的电势用验电器量度带电导体对地的电势，需使金箔验电器外壳良好接地．再让带电导体与验电器金属球接触，从箔片张角的大小可判断带电体对地电势的高低。

当金箔同外壳之间有电势差时，外壳内部即存在电场，金箔同外壳的内表面之间也就有了电力线。

电力线的一端是正电荷，另一端是负电荷。

箔上有电荷存在，这电荷在电力作用下，使金箔与导棒（若验电器是双箔的，则与另一片箔片）间张开一个张角θ。

电势的梯度决定了电场E，E决定了箔上电荷密度σ，σ又决定金箔上单位面积所受的力f，f又决定张角θ的大小。

由此可见，张角θ是与电势差V有关的。

V为零时，θ亦为零．

当金箔与外壳之间有了电势差时，金箔才张开。

这可以用实验来证明。

如图4-4a所示，先把金箔验电器放在石蜡垫块上，使验电器跟地绝缘．再用带电棒使验电器带电，金箔张

开。

然后，用放电叉将验电器金属球与外壳接通（图4-4b），使验电器导棒、箔片与外壳同电势，箔片立即下落并拢，这时候验电器上原带电荷显然并未漏掉，只是由于壳与箔片之间没有了电势差，所以箔片不会张开。

最后，移开放电叉，用手指接触验电器的金属球（或接触验电器的外壳），使其接地，结果验电器导棒和外壳之间又产生电势差，这时验电器箔片又重新张开（图4-4c）。

可见验电器导棒与外壳间存在电势差时，箔片才会张开，箔片的张角大小与电势差大小有关，从观察到的验电器张角的大小就可判断出带电导体电势的高低。

对于带电绝缘体，由于其上电荷不能任意流动，不是一个等势体，所以无法知道它的电势。

图4-4

图4-4图4-5

（5）验电器加上法拉第圆桶可测定带电体的电量。

要量带电体所带的电量，须把它完全放入验电器顶上的金属圆筒（又称法拉第圆桶）中，如图4-5所示。

由于圆筒放在验电器上，两者就组成一个有一定的电容C的新系统。

在电容不变的条件下，这系统的电势差V与电量Q成正比。

而系统外表面的电量Q就是带电体所带的电量。

电势差的大小则由箔片的张角θ表示。

用这样的验电器（即加上圆桶后）就可量带电体的电量。

（三）静电起电机

静电实验中如需要获得较高的电压或较多的电量，需要用到静电起电机。

静电起电机常用的有范氏起电机和韦氏感应起电机等。

在中学演示实验中，常用的是韦氏感应起电机。

使用韦氏感应起电机时，应该按照规定的方向转动手摇柄，否则不会起电。

使用中起动和停止时，转动速度要逐渐变化，不能过分剧烈，否则容易使转动盘与轴套松脱。

而且转动时，转速不应过快，以免转动盘碎裂。

感应起电机有时不能起电，主要原因是绝缘性不良或者是金属箔片缺