一比　知其意

1、一比知其意        電場是電荷周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)，既看不見，也摸不著。如何認識這種“虛無縹緲”的物質(zhì)是高中學(xué)生普遍感到頭疼的問題。在實際教學(xué)中，若能從學(xué)生熟悉的事物、已知的知識出發(fā)，巧妙地進行類比或?qū)Ρ?，就可以讓學(xué)生對電場感到似曾相識，相關(guān)的知識也心領(lǐng)神會。一、研究方法的比較空氣是我們?nèi)祟惿骐x不開的一種特殊物質(zhì)，空氣的流動形成風(fēng)，風(fēng)既看不見，也摸不著，但我們平常生活中是如何了解風(fēng)力的大小和風(fēng)吹動的方向的呢？一個簡單方法是：借助風(fēng)中的小旗、樹葉或其它輕小物體的運動情況來加以判斷。例如，根據(jù)小旗飄揚的方

2、向可以獲知風(fēng)吹動的方向，根據(jù)小旗抖動的激烈程度可以了解風(fēng)力的大小。同樣的認知方法可用在另一種特殊物質(zhì)電場上，當(dāng)然電場不能對小旗、樹葉等的運動產(chǎn)生影響，但電場可以對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用，若電荷發(fā)生移動，作用力又會對電荷做功，使電荷的某些能量發(fā)生變化。根據(jù)電荷在電場中的受力情況或具有的能量特點可以了解電場的基本性質(zhì)。物理學(xué)中，把這種用來研究電場性質(zhì)的電荷稱為“試探電荷”。借助不可見物質(zhì)產(chǎn)生的一些可見效應(yīng)來認識這些不可見物質(zhì)，是人類了解自然、探索自然常用的一種有效手段。二、研究物體的比較試紙是化學(xué)領(lǐng)域用來檢測溶液酸堿性的一種物體。在溶液中放入PH試紙，取出后若試紙顯紅色，說明溶液顯酸性；若試紙

3、顯藍色，說明溶液顯堿性。但溶液的酸堿性本來就存在，和放入的PH試紙無關(guān)，PH試紙僅起到直觀呈現(xiàn)的作用，并不能決定溶液的酸堿性。同樣的道理，試探電荷放入電場中，會受到電場力的作用，根據(jù)不同試探電荷在同一點的受力或同一試探電荷在不同點的受力，可以了解電場強弱的分布，或者說是電場的力的性質(zhì)。同時，試探電荷放入電場，由于它和電場間的相互作用，試探電荷與電場組成的系統(tǒng)也具有能量，常簡稱為電荷具有的電勢能，根據(jù)不同試探電荷在同一點具有的電勢能或同一試探電荷在不同點具有的電勢能，可以了解電場的能的性質(zhì)。但電場的力的性質(zhì)、能的性質(zhì)與試探電荷并沒有關(guān)系，試探電荷僅直觀地反映出電場在力、能兩方面的基本性質(zhì)，其實就

4、算電場中不放入試探電荷，電場中各點力的性質(zhì)、能的性質(zhì)依然存在，因為它們決定于電場本身。因此，或許可以這樣形容：試探電荷就是用來檢測電場性質(zhì)的“試紙”。三、研究內(nèi)容的比較如圖，分別將電荷量不同的試探電荷引入電場中同一點P，測量或計算出各試探電荷在P點所受的電場力大小，比較后發(fā)現(xiàn)：試探電荷的電荷量不同，它們在同一點所受的電場力大小也不同，但每一次電場力大小與電荷量的比值均相等。即進一步研究發(fā)現(xiàn)，電場中每一點都有一個這樣對應(yīng)的比值，而且該比值的大小剛好與這一點電場的強弱相對應(yīng)。由此可見，可用試探電荷在某點所受電場力大小與電荷量的比值來描述該點電場的強弱。物理學(xué)中把這個比值叫做電場強度，即，用它來描述

5、電場的力的性質(zhì)。如圖，再次分別將電荷量不同的試探電荷引入電場中同一點P，計算出各試探電荷在P點具有的電勢能，比較后發(fā)現(xiàn)：試探電荷的電荷量不同，它們在同一點具有的電勢能數(shù)值也不同，但每一次電勢能數(shù)值與電荷量的比值均相等。即進一步研究發(fā)現(xiàn)，電場中每一點都有一個這樣對應(yīng)的比值，因此，可考慮用試探電荷在某點具有電勢能與電荷量的比值來描述該點電場的能的性質(zhì)。物理學(xué)中把這個比值叫做電勢，即，用它來描述電場的能的性質(zhì)。比較上述討論內(nèi)容后可知，電場強度與電勢引入的過程完全相似，只是研究的內(nèi)容不同而已。四、研究結(jié)果的比較電場強度和電勢都是描述電場性質(zhì)的物理量，它們之間到底有哪些不同？又有哪些聯(lián)系？弄清這些問題，

6、有助于加深對電場性質(zhì)的理解。下面以表格的形式給出兩者間的區(qū)別與聯(lián)系：比較內(nèi)容電場強度電勢不同點作用描述電場“力的性質(zhì)”描述電場“能的性質(zhì)”分類矢量標(biāo)量運算法則平行四邊形法則代數(shù)運算法則數(shù)值唯一性相對性形象表示電場線等勢面聯(lián)系場強大小、電勢高低間無必然聯(lián)系；但場強與電勢的變化間有一定關(guān)系。即：場強方向是電勢降落最快的方向，場強大小反映電勢沿電場方向隨距離降落的快慢。其中需要特別說明的是電場強度與電勢數(shù)值的特點：電場中某點的電場強度僅決定于電場本身，數(shù)值唯一確定，與其它因素?zé)o關(guān)；而電場某點電勢的數(shù)值不僅和電場本身有關(guān)，還與零電勢點的選取有關(guān)，零電勢點選取的不同，電場中同一點電勢的數(shù)值也往往不同，這

7、就是電勢的相對性。只有深入地了解了研究電場的基本方法、試探電荷的實際作用、電場強度和電勢的引入過程以及它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，才能從根本上理解電場的基本性質(zhì)，從而為學(xué)習(xí)電場部分其它知識做好鋪墊。當(dāng)然，對比法或類比法在電場中可以利用的地方還有許多，例如：“重力場”與“電場”、“重力”與“電場力”、“重力加速度”與“電場強度”、“重力做功”與“電場力做功”、“重力勢能”與“電勢能”、“高度”與“電勢”無論是橫向比較還是縱向比較，目的就是“以舊帶新”，使新事物、新概念在比較中被認知、被理解、被掌握，同時也加深對舊概念的理解。    你可能感興趣的畢業(yè)論文    · 高中物理教學(xué)中怎樣運用“問題教學(xué)法”· 初中物理教學(xué)中如何實施探究式教學(xué)