传统的摩擦起电实验，在阴雨天气、空气潮湿时很难成功。本创新实验用塑料勺摩擦吸水性强的大米，无论天晴天阴，由于摩擦与吸附同步，静电很少衰减流失，塑料勺可吸附大量重力为碎纸屑几十倍的米粒，实验效果明显而且稳定。这就把物理实验拓展到课本之外、生活之中，培养了学生的发明创新精神和探究能力。
一、传统的摩擦起电实验教学的不足
在中学物理和小学科学课程中，都要学习摩擦起电现象，做摩擦起电实验。初中阶段，2011年修订的物理国家课程标准中，要求学生“观察摩擦起电现象”。在教学中我们一般把实验分两步：1. 摩擦起电：采用①玻璃棒+丝绸、②橡胶棒+毛皮、③梳子或塑料尺+头发摩擦等方法，使物体带电；2. 显示静电：用带静电物体吸引纸屑，或靠近验电器使金属箔张开。
多年来，这个实验教学都是我最没把握完成的，也是课前最感忐忑不安的。因为该实验存在以下不足：①实验不稳定、成功率低：在阴雨天气、空气较潮湿时，实验往往不能成功； ②静电量小，效果不明显：吸引纸屑较少或金属箔张角小，不易观察； ③器材较专业，模拟难度大，学生课后难以体验。
该传统实验效果不能稳定的原因在于：实验环境中空气湿度发生了改变。在阴雨潮湿时，实验器材和空气潮湿，导电性增强，物体摩擦所带静电很快衰减流失，等到吸引纸屑时，已无静电可用，造成实验失败。
我曾采取一些补救方法，但都不够满意：①使用吹风机加热烘干，但由于教室空气不停扩散流动，效果不大；②用手摇摩擦起电器补充实验，但不够简易和贴近教材。
二、一次偶然的发现
偶然有一次， 我用电饭锅所配带的透明塑料勺子在米桶内舀米时，惊奇地发现塑勺的内壁和外壁均粘有若干粒大米，且久久不会掉落（图2）！兴奋之余，我思索：一粒大米的质量约30毫克，比碎纸屑、泡沫球、通草球等重几十倍，为什么塑料勺与大米之间会有如此巨大惊人的静电引力，比教材中介绍的传统经典实验的静电引力还大几十倍呢？
三、实验教学过程
经过整理改进，我把以下实验现象用于摩擦起电教学：
1. 用塑料勺与保鲜盒内干燥清洁的大米摩擦（图1），提起勺子，可观察到勺子内、外壁上有若干粒大米吸附，持续时间长达60-180秒 （图2）。
2. 把塑料勺与验电器的金属盘接触， 发现金属箔明显张开（图3）。
3. 用手接触塑料勺， 将静电放掉， 再把塑料勺放在大米上（避免摩擦），提起勺子，勺子外壁上没有大米吸附。
4. 若改用保鲜盒（聚丙烯（PP）、硅胶树脂）（图5）替代塑料勺做实验，吸米更多、效果更佳（图6）。
多次实验表明：即使在潮湿空气中，纯度高的聚丙烯、聚乙烯塑勺，与大米摩擦时，也会产生较多静电，吸引较重的米粒，或使验电器张开较大角度；勺子与大米不摩擦，则无静电，不吸米粒。
四、实验原理分析
首先，塑盒和大米的粒子束缚电子能力差异大：组成塑料勺（盒）的无机粒子（聚丙烯（PP）和硅胶树脂）与大米粒的有机粒子束缚电子能力差异大，与传统的“玻璃棒+丝绸”等组合相比，有过之而无不及，这是“塑料勺吸米”实验的基本物质条件。
其次，大米能防潮保干燥：食用的大米经过加工和烘干，且包装运输储存时都很注重防潮防霉，家庭购买储存后，也会密封保存，这就避免了外界潮湿空气的侵扰，而且大米中的淀粉具有很好的吸水性，使得大米能够始终保持干燥状态，而丝绸、毛皮等吸水后却不能保持干燥，这是“塑料勺吸米”实验的防潮保干燥条件。我曾将米粒洒水润湿后，再与塑料勺摩擦做对比实验，结果在10分钟之内，塑料勺根本不能吸引米粒，但10分钟后，米粒将表面水分吸收，又干燥了，塑料勺又可以吸引米粒了，只是吸引米粒的数量略有减少。
第三，“塑料勺+大米”组合可保电抗衰减。本实验中，米粒同时具有双重角色，既是摩擦者，又是被吸附者。从理论上说，应该先有摩擦带电，后有静电作用吸附米粒；但实际上，这个时间差是非常短暂的，摩擦与被吸附几乎同时同步，这就使得摩擦双方所带静电荷很少衰减和流失，这是“塑料勺吸米”实验保电抗衰减的条件。
以上条件，应该就是无论晴天雨天，塑料勺都具有如此超强吸引力，可以吸附“大块头”——米粒的奥秘所在，也是本实验让人惊奇的根本原因所在。
五、灵活的教学设计和创新实验的教学效果
自从我发现“塑料勺吸米”的现象后，我就把这个实验引入了课堂。每当进行“摩擦起电”教学时，我就从家中用大号保鲜盒装着大米到教室，再配好塑料勺和小号保鲜盒，作为必做实验。在教学设计上，晴天时，我把它作为传统实验之后的有力辅佐和延伸，做配角；当空气潮湿时，我就放弃没有胜算的传统实验，让“塑料勺吸米”实验唱主角。
“塑料勺吸米”的演示实验，实验效果总是明显而稳定，无论晴天雨天，它都会帮助我展示摩擦起电的神奇现象，我再也不为演示摩擦起电现象而感到忐忑不安。更高兴的是，通过对物理实验课程资源的开发，我保证了学生对“摩擦起电”现象的观察，完成了课标要求，使学生体验了物理学之奇妙，取得了非常满意的教学效果。
此外，我要求和鼓励学生在家中模仿本实验，并汇报交流，把科学探究，拓展到了课本之外、生活之中。由于实验材料是每个家庭都很容易找到的身边物品，又简便易行，学生们纷纷动手模拟，从而积累了物理感知，建立了物理概念，理解领会了摩擦起电现象的实质。通过联系生活实践、动手做实验学物理，学生们增强了学习兴趣，提高了学习的积极性。更可贵的是，“塑料勺吸米”实验拓展和超越了课本的实验，具有自主创新价值，挑战了权威，学生们的创新精神、实验探究能力也得到了一次培养和升华。
责任编辑 罗 峰
