中學(xué)物理靜電場復(fù)習(xí)教學(xué)的基本策略

1、中學(xué)物理理靜電場場復(fù)習(xí)教教學(xué)的基基本策略略作者：李李志豪文章來來源：職職業(yè)圈點(diǎn)擊數(shù)數(shù)： 222477更新新時間：20008-44-177中學(xué)物理理靜電場場復(fù)習(xí)教教學(xué)的基基本策略略 作者： 李志豪豪 靜電場知知識是高高中物理理的重點(diǎn)點(diǎn)內(nèi)容, 同時時又因涉涉及的概概念繁多多且抽象象而成為為學(xué)生學(xué)學(xué)習(xí)的難難點(diǎn)。如如何根據(jù)據(jù)靜電場場知識的的結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)組織織好教學(xué)學(xué)內(nèi)容, 使復(fù)復(fù)習(xí)教學(xué)學(xué)更富有有實(shí)效, 是物物理教師師共同思思考的問問題。筆筆者認(rèn)為為可從以以下幾個個層次展展開復(fù)習(xí)習(xí): 一、 從從基本概概念著眼眼, 構(gòu)構(gòu)建知識識結(jié)構(gòu) 電場力 F、電電場力做做功 WW、電勢勢能 EEp 是是電場的的基本性性質(zhì)

2、, 電場強(qiáng)強(qiáng)度 EE、電勢勢差 UU、電勢勢 是是描寫電電場性質(zhì)質(zhì)的相應(yīng)應(yīng)物理量量。弄清清這些基基本概念念, 是是分析研研究電場場問題的的重要基基礎(chǔ)。在在復(fù)習(xí)教教學(xué)中, 不僅僅要使學(xué)學(xué)生理解解概念本本身的物物理內(nèi)涵涵, 還還應(yīng)理清清概念間間的相互互關(guān)系, 并在在學(xué)生頭頭腦中形形成一定定的知識識結(jié)構(gòu)。為此, 可引引導(dǎo)學(xué)生生根據(jù)概概念間的的內(nèi)在聯(lián)聯(lián)系, 構(gòu)建一一個有序序的知識識網(wǎng)絡(luò): 從這個知知識結(jié)構(gòu)構(gòu)網(wǎng)絡(luò), 我們們不僅可可以做到到提綱挈挈領(lǐng), 更有效效地幫助助學(xué)生澄澄清基本本概念、掌握有有關(guān)電場場的基礎(chǔ)礎(chǔ)知識, 并且且也為學(xué)學(xué)生提供供了清晰晰的解題題思路。如: 例 1: 如圖圖 1 所示, 電容

3、容量為 C 的的平行板板電容器器的兩極極板 MM、N 帶有等等量異種種電荷, 其中中的 NN 板接接地。已已知一電電子( 電荷量量為- e) 從遠(yuǎn)處處運(yùn)動到到兩板間間中點(diǎn) P 的的過程中中, 電電勢能 增加 了 EE, 則則由此可可推知 M極板板的帶電電情況為為:( ) A. 帶帶正電, 電荷荷量為 2CEE/e B.帶負(fù)負(fù)電, 電荷量量為 22CE/e C.帶正正電, 電荷量量為 CCE/22e D.帶負(fù)負(fù)電, 電荷量量為 CCE/22e 分析: 已知電電容器電電容量求求極板帶帶電情況況, 其其關(guān)鍵是是求兩極極板間的的電勢差差 U MN 。對照照上面的的結(jié)構(gòu)圖圖示, 由題給給條件求求 U M

4、N , 可以以有兩條條求解途途徑: 其一是是由電子子到達(dá) P 點(diǎn)點(diǎn)時的電電勢能 E PP =E P 點(diǎn)的的電勢 P = E P /-ee U PPN = P N = P = E /-ee U M N =22U PN = 2 E /-ee M 極板板的帶電電量 QQ M = -2CCE/ee ; 其二是由由 E P =E W PNN =E P E N = EE P =E U PPN = WW PN /-ee = E /-ee U MNN =22U PN = M極板的的帶電量量 Q M = -2CCE/ee 。 二、 從從基本原原理出發(fā)發(fā), 透透析電場場規(guī)律 庫侖定律律是靜電電場的基基本定律律,

5、由由庫侖定定律出發(fā)發(fā)建立點(diǎn)點(diǎn)電荷電電場模型型, 進(jìn)進(jìn)而根據(jù)據(jù)電場的的疊加原原理分析析討論各各種常見見電場的的空間分分布規(guī)律律, 并并用來解解決各種種電場的的具體問問題, 是電場場復(fù)習(xí)的的重要內(nèi)內(nèi)容。其其復(fù)習(xí)的的基本思思路可表表示為: 具體可從從以下幾幾個方面面引導(dǎo)學(xué)學(xué)生進(jìn)行行分析討討論: ( 1) 透析析典型電電場的分分布規(guī)律律。例如如等量異異種電荷荷和等量量同種電電荷的電電場,是是兩種最最基本的的點(diǎn)電荷荷組電場場。在教教學(xué)中, 由點(diǎn)點(diǎn)電荷的的場強(qiáng)和和電勢分分布規(guī)律律 E= kQ/r 2 、 = kQ/r , 借助助于電場場的疊加加原理, 對上上述電場場的場強(qiáng)強(qiáng)和電勢勢的空間間分布情情況( 如

6、等量量異種電電荷的電電場中,中心點(diǎn)點(diǎn)場強(qiáng)不不為零而而電勢卻卻為零, 越靠靠近點(diǎn)電電荷的等等勢面越越接近球球形, 中垂面面上場強(qiáng)強(qiáng)如何分分布, 等等) 進(jìn)行行分析, 有助助于學(xué)生生理解其其電場線線和等勢勢面的特特征, 為準(zhǔn)確確恰當(dāng)?shù)氐乩秒婋妶鼍€和和等勢面面分析具具體問題題提供了了重要的的保證, 從而而使學(xué)生生更深刻刻地把握握電場規(guī)規(guī)律, 提高對對電場認(rèn)認(rèn)識的深深度。 ( 2) 討論論多電荷荷電場的的相關(guān)問問題。例例如: 例 22 如圖圖 2 所示, 邊長長為 LL 的正正三角形形的三個個頂點(diǎn) A、BB、C 上依次次放置電電荷量為為+q、+q 和- q 的的點(diǎn)電荷荷, 形形成一個個電場, 求:

7、1)正三角角形的中中心 OO 點(diǎn)電電場強(qiáng)度度; 22) 如如果在這這個電場場中放入入一個帶帶正電的的試探電電荷,把把這個試試探電荷荷從 OO 點(diǎn)移移出電場場, 電電場力對對這個試試探電荷荷是做正正功還是是負(fù)功? 解析: 1) O 處處有三個個點(diǎn)電荷荷所產(chǎn)生生的電場場疊加, 其中中 A、B、CC三個點(diǎn)點(diǎn)電荷在在 O 處的場場強(qiáng)大小小 EAA=EBB=ECC=3kkq/LL2, 根據(jù)場場強(qiáng)的矢矢量疊加加原理和和三個場場強(qiáng)的方方向可得得 O 點(diǎn)實(shí)際際的電場場強(qiáng)度大大小為EE=6kkq/LL2, 方向沿沿由 OO 指向向 C 的方向向; 22) 把把試探電電荷從 O 點(diǎn)點(diǎn)移出電電場, 電場力力對試探探

8、電荷做做的功是是正還是是負(fù), 取決于于 O 點(diǎn)電勢勢比零電電勢高還還是低。根據(jù)電電勢的標(biāo)標(biāo)量疊加加原理, B、C 兩兩個點(diǎn)電電荷形成成的電場場在 OO 點(diǎn)電電勢疊加加結(jié)果為為零, 加上 A 處處的正點(diǎn)點(diǎn)電荷在在 O點(diǎn)點(diǎn)電場的的電勢為為正, 則 OO 點(diǎn)電電勢為正正, 比比零電勢勢高, 所以帶帶正電的的試探電電荷從 O 處處移出電電場的過過程, 電場力力做正功功。 ( 3) 剖析析電場中中的導(dǎo)體體問題。對于涉涉及電場場中的導(dǎo)導(dǎo)體問題題,學(xué)生生常會機(jī)機(jī)械地根根據(jù)記住住的某些些結(jié)論作作出錯誤誤的判斷斷。為暢暢通思路路, 消消除思維維障礙, 應(yīng)該該從電場場的疊加加原理出出發(fā), 對相應(yīng)應(yīng)物理過過程的本本

9、質(zhì)進(jìn)行行剖析, 使學(xué)學(xué)生在頭頭腦中形形成一幅幅清晰而而準(zhǔn)確的的物理圖圖象。例例如: 例 33 如圖圖 3 所示, 不帶帶電的絕絕緣導(dǎo)體體 A 移近帶帶正電的的導(dǎo)體 B后, 將 A 的的 M端端接地, 則導(dǎo)導(dǎo)體 AA 兩端端的帶電電情況如如何? 解析: 導(dǎo)體 A 移移近 BB 時, 因靜靜電感應(yīng)應(yīng)使 AA 的 M 端端出現(xiàn)負(fù)負(fù)電荷、N 端端出現(xiàn)等等量的正正電荷, 最后后當(dāng) BB 在 A 內(nèi)內(nèi)的場強(qiáng)強(qiáng) E11 與 A 兩兩端的感感應(yīng)電荷荷在 AA 內(nèi)的的場強(qiáng) E2 疊加, 使各各處的場場強(qiáng)為零零時, 達(dá)到靜靜電平衡衡而成為為一等勢勢體。此此時將 A 的的 M端端接地, 則電電子將從從低電勢勢的大地

10、地沿接地地導(dǎo)線移移向高電電勢的 M端, 而使使 M端端的負(fù)電電荷增多多、電勢勢降低, 同時時導(dǎo)致感感應(yīng)電荷荷在 AA 內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的場場強(qiáng) EE2大于于 E11, 使使 A 內(nèi)的合合場強(qiáng)向向左, A 內(nèi)內(nèi)電子受受電場力力移向 N 端端與正電電荷中和和, 從從而使 N 端端的電勢勢也隨之之降低, 直到到 A 整體的的電勢降降為與大大地相等等時, 大地中中的電子子不再移移向 AA, AA 內(nèi)電電子也不不再向 N 端端移動而而達(dá)到新新的平衡衡。最后后 M端端將帶上上比接地地前更多多的負(fù)電電荷, 而 NN 端則則不帶電電。 三、 從從基本方方法入手手, 提提升應(yīng)用用能力 靜電場知知識富含含科學(xué)研研究方法法

11、和思維維方法的的內(nèi)容, 復(fù)習(xí)習(xí)教學(xué)中中應(yīng)著力力挖掘方方法教育育的因素素, 對對學(xué)生進(jìn)進(jìn)行基本本方法的的訓(xùn)練,促使學(xué)學(xué)生應(yīng)用用能力的的提升。例如: ( 1) 化抽抽象思維維為形象象思維。電場線線和等勢勢面是人人們?yōu)槊杳枋鲭妶鰣鏊捎糜玫男蜗笙笫侄? 要引引導(dǎo)學(xué)生生充分利利用這個個工具, 把原原本隱晦晦抽象的的電場形形象地凸凸現(xiàn)出來來, 形形成清晰晰的物理理情景。例如:可以看看出, 在一條條電場線線上, 依附著著豐富的的信息, 用它它能直觀觀地反映映出移動動電荷做做功的情情況, 電勢、電電勢能 Ep 變化的的趨勢,等等。 ( 2) 用反反證法分分析電場場問題。在判斷斷有關(guān)電電場特點(diǎn)點(diǎn)的命題題正確與

12、與否時, ?？煽刹捎梅捶醋C法。例如, 要證證明電荷荷在電場場中受電電場力作作用的運(yùn)運(yùn)動軌跡跡是否與與彎曲的的電場線線重合時時, 我我們先假假設(shè)兩者者重合, 那么么就會得得出電荷荷受電場場力與速速度在同同一直線線上而做做直線運(yùn)運(yùn)動的矛矛盾結(jié)論論, 由由此推出出正確的的結(jié)論; 同理理, 要要證明在在等勢面面上移動動電荷電電場力不不做功、證明靜靜電平衡衡時導(dǎo)體體是等勢勢體、兩兩條電場場線不能能相交, 等等等都要用用到反證證法, 反證法法是研究究電場問問題的一一種重要要方法。 ( 3) 用能量量觀點(diǎn)分分析電荷荷運(yùn)動問問題。運(yùn)運(yùn)用能量量觀點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行分析析, 不不僅是物物理科學(xué)學(xué)研究的的重要方方法, 更是分

13、分析解決決物理問問題的重重要武器器。有意意識地引引導(dǎo)學(xué)生生從能量量角度分分析電場場問題, 不僅僅能簡化化解題過過程, 更重要要的是能能使學(xué)生生從更高高的層次次來把握握物理規(guī)規(guī)律, 開闊思思路,使使他們分分析問題題和解決決問題的的能力切切實(shí)得到到提高。 例 4: 圖 4 中中虛線所所示為靜靜電場中中的等勢勢面 11、2、3、44, 相相鄰的等等勢面之之間的電電勢差相相等, 其中等等勢面 3 的的電勢為為 0。一帶正正電的點(diǎn)點(diǎn)電荷在在靜電力力的作用用下運(yùn)動動, 經(jīng)經(jīng)過 aa、b 點(diǎn)時的的動能分分別為 26eev 和和 5eev。當(dāng)當(dāng)這一點(diǎn)點(diǎn)電荷運(yùn)運(yùn)動到某某一位置置, 其其電勢能能變?yōu)?evv 時,

14、 它的的動能應(yīng)應(yīng)為 ev。 解析: 電荷運(yùn)運(yùn)動過程程中只有有電場力力做功, 其電電勢能與與動能的的總量 E 總總守恒, 即電電荷在場場中任一一位置 E 總總均相等等?？紤]慮到電荷荷在相鄰鄰的等勢勢面間運(yùn)運(yùn)動時電電場力做做功相等等, 相相應(yīng)的動動能改變變量也相相等, 可推得得電荷過過 3 等勢面面時的動動能為 12eev, 而此時時的電勢勢能為 0, 故 EE 總=12eev。所所以, 當(dāng)電勢勢能 = - 8eev 時時, 它它的動能能應(yīng)為EE k =E 總 =20eev。 ( 4) 運(yùn)用用分解法法研究電電荷運(yùn)動動問題。分析與與綜合是是科學(xué)思思維的基基本方法法, 對對于電場場中電荷荷做勻變變速曲

15、線線運(yùn)動的的問題, 其基基本的分分析方法法是運(yùn)動動分解與與合成法法。復(fù)習(xí)習(xí)教學(xué)中中, 應(yīng)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)學(xué)生根據(jù)據(jù)問題的的具體情情況靈活活選取不不同的分分解方法法, 以以提高學(xué)學(xué)生的靈靈活應(yīng)用用能力。 例 5: 如圖圖 5 所示, 斜向向右上方方的勻強(qiáng)強(qiáng)電場 E=331003V/m, 與水平平方向成成 =30角, 一個質(zhì)質(zhì)量為 m=33100-111kg 的帶電電量大小小為 qq=100-8CC 的粒粒子, 以速度度 v=1033m/ss 從 A 點(diǎn)點(diǎn)垂直電電場斜向向左上方方射入電電場,經(jīng)經(jīng)過一段段時間正正好從 B 點(diǎn)點(diǎn)射出電電場, B 點(diǎn)點(diǎn)與 AA 點(diǎn)在在同一水水平面內(nèi)內(nèi), 求求: 11) 粒粒子經(jīng)過過 B 點(diǎn)時的的速度大大小; 2) 粒子在在運(yùn)動過過程中離離開 AAB 面面的最大大高度。 分析: 題中帶帶電粒子子受恒定定電場力力做勻變變速曲線線運(yùn)動。對第11) 問問宜將粒粒子的運(yùn)運(yùn)動分解解為沿初初速方向向和電場場力方向向的兩個個分運(yùn)動動, 而而第 22) 問問則將運(yùn)運(yùn)動沿水水平和豎豎直方向向分解更更為簡捷捷。 ( 5) 變與與不變的的“辯證證法”。例如, 在研研究平行行板電容容器的有有關(guān)物理理量變化化問題時