電場教學中物理科學方法應用

1、電場教學中物理科學方法應用思考是解決問題的先決條件，而方法則是解決問題的重 要途徑和手段。下面筆者就物理科學方法解決電場中的系列 問題，談談自己的看法。一、電場的觀點及研究電場的方法在法拉第以前，人們只認識原子、分子等粒子物質形態(tài), 而法拉第提出的場的觀念使人們認識到場是與粒子本質不 同的又一種物質形態(tài)。這一觀念不僅大大改變了人們對世界 的看法，而且引導出一系列新的重大發(fā)現(xiàn)。麥克斯韋在此基 礎上用數(shù)學方程定量地描述了電磁場，建立了完整的電磁理 論，并預言電磁波的存在，這一理論導致了通信革命，開創(chuàng) 了無線電通信的新時代。通過對電場的研究可知，電場雖然 看不見、摸不著，但它表現(xiàn)出來的性質能夠被我們

2、檢測出來: 一是它對置于其中的電荷施以力的作用，或者說電荷間是通 過電場這種物質實施相互作用的；二是電場力對電荷可以做 功，表明電場具有能。為此，我們可以引入一種電量和體積 很小的電荷一一檢驗電荷。對于看不見的事物，我們通?？?以從其它物質相互作用時所表現(xiàn)出的性質來認識它、理解 它，這是科學研究中常用的一種手段。還可以用一些假想的 直觀圖形來形象地描述看不見的電場、磁場。如電場線、磁 感應等，理解和掌握這些直觀手段，不僅有助于我們建立場 的清晰的物理圖像，而且有助于我們解決相關場的定性分析 問題。二、類比法在電場中的應用許多有關電場的感念和規(guī)律，我們都會感到抽象，不可 捉摸。為了更好地掌握場的

3、概念，我們可以把靜電場和已經(jīng) 掌握、較熟悉的重力場進行類比。如物體在重力場受到重力 作用，而電荷在電場中受到電場力的作用；重力做功與路徑 無關，電場力做功也與路徑無關；重力做功等于重力勢能的 變化，電場力做功等于電勢能的變化，單位質量的物體在重 力場中某點的重力勢能由高度決定，單位電荷在電場中某點 的電勢能由電勢決定等，通過這一系列的類比，能化抽象為 直觀，能加深學生對電場知識的理解。三、比值法反應電場的固有特性電場比較集中地出現(xiàn)了電場強度、電勢和電容三個相似 的用比值法定義的物理量，他們都比較抽象，在講清定義方 法的同時也有利于對抽象概念的理解。特別是電場強度和電 勢既反映了電場的固有特性，

4、又給出了描述場的性質是一種 重要方法，教學中應著重講清以下幾點（以定義電場強度這 一物理量的推理過程為例）。1先明確提出研究電場中力的特性，于是把同一檢驗電 荷放在場中不同點，發(fā)現(xiàn)所受電場力各不相同，說明電場有 一定的分布，對場中某點來說，電場的特征應是固有的，但 把不同的檢驗電荷放在場中同一點時所受電場力則不同，說 明電場力并不能反映電場中某點的固有特性。然而對同一點 來說，f/q這一比值是不變的，它能反映電場的固有特性， 對場中不同點，這一比值大的地方相同的檢驗電荷所受的電 場也大，所以這一比值反映了電場中力的特性。2. 比值定義的物理量的物理意義，電場是客觀存在的物 質，電場強度是反映電

5、場固有特性的，它與檢驗電荷無關， 放入檢驗電荷是認識和研究電場的一種手段。3. 比值定義物理量的定義公式和數(shù)學中的比例式有區(qū) 別，如e二f/q對于場中某一點來說，電場強度是一變量，與 q和f均無關，不能看成是e*f或e*l/q。四、比較法在電場中的應用在電場中可集中地進行"比較”這一邏輯思維方法的 訓練。"庫侖定律"中應引導學生把庫侖定律與萬有引力定 律進行比較，讓學生了解庫侖定律和萬有引力形式上都是平 方反比定律，因而庫侖力與萬有引力有很多相似之處，同時 又使學生明確前者表示靜電相互作用的強弱跟點電荷的電 荷量有關，后者表示引力作用的強弱跟質點的質量有關，由 此反映出這兩種力的不同本質。其次質量沒有正負之分，因 而只有萬有引力沒有“萬有斥力”，而電荷有正負之分，所 以靜電力有引力和斥力。最后可通過定量計算使學生明確， 在基本粒子相互作用的領域中，靜電力遠大于萬有引力，以 致可以完全忽略萬有引力的作用。電場中還有很多近似的物 理概念，教學中應加以比較，如電磁場強度和電場力、電勢 和電勢能等。五、電場中還有幾對定義式和決定式，對e=f/q和 e=kq/r2應加以比較教師要使學生明確：(1)兩式適應條件不同；(2)兩式 的意義不同。定義式又是量度式，不涉及電場產(chǎn)生的原因， 而決定式反應了電場強度大小由哪些因素決定