談?lì)惐确ㄔ陔妶?chǎng)相關(guān)概念教學(xué)中的應(yīng)用

張化民 趙 輝

（1.濟(jì)南市歷城第二職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，山東 濟(jì)南 250014；2.棗莊市職業(yè)學(xué)院，山東 棗莊 277000）

在學(xué)習(xí)職業(yè)中專《物理》下冊(cè)第一章電場(chǎng)時(shí)，學(xué)生對(duì)電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)等基本概念感到既抽象又難懂。這是因?yàn)椋皇锹殬I(yè)學(xué)校的學(xué)生基礎(chǔ)素質(zhì)較差，二是課本內(nèi)容的系統(tǒng)性、邏輯性較強(qiáng)，如果照搬課本講述，內(nèi)容較復(fù)雜、抽象、理論性太強(qiáng)，不利于學(xué)生的理解和掌握。而在教學(xué)中，運(yùn)用類比的方法，可把相似的、相關(guān)的或看起來(lái)“毫不相關(guān)”的事物聯(lián)系起來(lái)，使抽象、難懂的知識(shí)內(nèi)容，變得不再陌生、抽象，從而在學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，獲得新知識(shí)的影子。接下來(lái)再將熟知的內(nèi)容與新知識(shí)聯(lián)系起來(lái)講解，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的信心及興致，又能促進(jìn)新知識(shí)的消化、吸收，收到較好的教學(xué)效果。

一、電場(chǎng)與馬拉車的纜繩相比較，通俗地理解電場(chǎng)概念

力是物體與物體之間的作用，發(fā)生作用的兩個(gè)物體通常是直接接觸的。如手推講桌，手對(duì)講桌施加一個(gè)作用力，且手與講桌直接接觸。兩個(gè)電荷之間也存在著相互作用力，即同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，且電荷之間不需直接接觸。那么它們之間是通過(guò)什么發(fā)生作用的呢？原來(lái)，它們之間需要借助一種媒介物來(lái)發(fā)生，這一點(diǎn)就同農(nóng)村中的馬拉車一個(gè)樣。馬拉車時(shí)馬對(duì)車施加了作用力，馬與車之間并沒(méi)有直接相觸，馬拉車的作用力是通過(guò)套在馬上的纜繩施加給車的。同樣的道理，在電荷的周圍存在著一種特殊的物質(zhì)叫做電場(chǎng)，電荷與電荷之間的作用力就是借助電場(chǎng)發(fā)生的。這樣將電場(chǎng)由纜繩類比，使看不見(jiàn)、摸不著的抽象的電場(chǎng)變得具體、鮮活起來(lái)，加深了學(xué)生對(duì)電場(chǎng)概念的理解。

二、與描述勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度類比來(lái)理解電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)中各點(diǎn)力的性質(zhì)的物理量，是本章的一個(gè)重點(diǎn)，又是一個(gè)難點(diǎn)。在講解這個(gè)概念時(shí)，首先復(fù)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度。速度是用來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。做勻速直線運(yùn)動(dòng)的不同物體在相同時(shí)間內(nèi)，物體通過(guò)的位移大，則運(yùn)動(dòng)快，否則通過(guò)的位移小，則運(yùn)動(dòng)慢。而對(duì)同一物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)位移與通過(guò)這段位移所用時(shí)間的比值不變，即速度不變，可見(jiàn)比值大小能反映物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的快慢。而電場(chǎng)強(qiáng)度與此相似，不同的電場(chǎng)或同一電場(chǎng)的不同地方，電荷受到的電場(chǎng)力大小不同，在電場(chǎng)中的某個(gè)地方，同一電荷受到的電場(chǎng)力大，則此處電場(chǎng)強(qiáng)，否則那里電場(chǎng)就弱。由于電荷有正負(fù)之分，且電荷在電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力的大小還與電荷所帶的電荷量有關(guān)，故我們首先假設(shè)有一個(gè)帶有很小正電荷量的電荷q作為檢驗(yàn)電荷，將其先后放在Q點(diǎn)電荷所形成的電場(chǎng)中的A點(diǎn)或B點(diǎn)，檢驗(yàn)電荷q在A、B兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力FA、FB的大小和方向都不相同，由前邊所學(xué)電場(chǎng)的庫(kù)侖定律知識(shí)可知，A點(diǎn)與Q距離近，B點(diǎn)與Q距離遠(yuǎn)，則A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，因而q在A、B兩點(diǎn)受力FA大于FB，將放在A、B兩點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷的電荷量增大到2q時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它在A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)力分別為2FA和2FB，當(dāng)電荷量增大到3q時(shí)，A、B兩點(diǎn)的電場(chǎng)力就變?yōu)?FA、3FB。大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不論電荷量如何變化對(duì)電場(chǎng)中同一位置，電荷所受電場(chǎng)力與電荷量的比值不變，即對(duì)A點(diǎn)：FA/q=2FA/2q=3FA/3q，B點(diǎn)：FB/q=2FB/2q=3FB/3q，并且電場(chǎng)中不同位置比值不同。由于FA>FB則FA/q>FB/q，則比值的大小與電荷量無(wú)關(guān)，只取決于電場(chǎng)本身，反映了電場(chǎng)的性質(zhì)，因此這個(gè)比值可以表示電場(chǎng)強(qiáng)弱，比值大電場(chǎng)強(qiáng)，比值小電場(chǎng)弱，這個(gè)比值就叫做電場(chǎng)強(qiáng)度.理解電場(chǎng)強(qiáng)度就為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、靜電屏蔽等知識(shí)打下理論基礎(chǔ)。

三、電勢(shì)能、電勢(shì)差、電勢(shì)與重力勢(shì)能、高度差、高度類比

眾所周知，在地球附近的物體時(shí)刻都受重力作用，這一點(diǎn)同電荷在電場(chǎng)中要受到電場(chǎng)力作用相似。此時(shí)我們可認(rèn)為物體處在地球的重力場(chǎng)中，由于物體在重力場(chǎng)中具有與其位置相關(guān)的重力勢(shì)能，當(dāng)物體從高處下落到低處時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，當(dāng)物體由低處上升到高處時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。相應(yīng)的由電場(chǎng)的基本性質(zhì)：電荷在電場(chǎng)中要受到電場(chǎng)力，因而也具有與其位置有關(guān)的勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做電勢(shì)能。當(dāng)電場(chǎng)力對(duì)電荷做正功，電荷的電勢(shì)能減少，若電場(chǎng)力對(duì)電荷做負(fù)功，則電勢(shì)能增加。這樣由重力勢(shì)能做類比，學(xué)生也較易理解電勢(shì)能這個(gè)概念了。

當(dāng)物體在重力場(chǎng)中位置發(fā)生變化從高H2到達(dá)低處H1時(shí)，則重力做的功等于重力勢(shì)能的變化量。這個(gè)比值可表明重力做功不僅與物質(zhì)的Mg有關(guān)還與這兩個(gè)位置有關(guān)，而這個(gè)比值就是這兩個(gè)位置的高度差。同樣道理，電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力做的功與電荷量有關(guān)，還與這兩點(diǎn)的位置有關(guān)。對(duì)于確定的兩點(diǎn)，則電場(chǎng)力做的功與電荷量的比值是不變的。對(duì)于不同的兩點(diǎn)則比值不同。顯然這個(gè)比值就揭示了電場(chǎng)力對(duì)電荷做功與這兩點(diǎn)的位置有關(guān)，而這兩點(diǎn)位置是電場(chǎng)本身決定的。這個(gè)比值就叫做電勢(shì)差。電勢(shì)差就是用來(lái)表示電場(chǎng)性質(zhì)的物理量，而它就是初中所學(xué)過(guò)的電壓。認(rèn)識(shí)到這些，對(duì)于第二章學(xué)習(xí)電流的形成的條件，閉合電路歐姆定律等知識(shí)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)。

對(duì)于電勢(shì)的學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)所教幾個(gè)班都在樓上，在學(xué)習(xí)電勢(shì)差概念后，趁熱打鐵及時(shí)學(xué)習(xí)與其密切相關(guān)的電勢(shì)概念，為降低學(xué)習(xí)的難度，首先做了類比，讓學(xué)生看教室里的電扇高度大約是多少米，假設(shè)為2.5m高，那么這個(gè)高度是如何確定出來(lái)的？有些學(xué)生說(shuō)從我們腳底下的地面算起的。我告訴學(xué)生：此時(shí)，是以我們腳底下的樓面作為高度的零點(diǎn)的。要知道，現(xiàn)在我們處在三樓，若每層樓高度為3m，則腳底下的地面為多高？有的學(xué)生很快算出來(lái)6m高。那么電扇多高呢？回答8.5m米高。隨后強(qiáng)調(diào)此時(shí)這個(gè)高度是以一樓為地面作為高度的零點(diǎn)確定出來(lái)的。而電扇與三樓地面的高度差為8.5m-6m=2.5m，此時(shí)2.5m的高度差就是剛才學(xué)生回答的以三樓為地面作為高度的零點(diǎn)時(shí)電扇的高度。同樣道理，電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差，若以其中一點(diǎn)作為基準(zhǔn)位置（即選取基準(zhǔn)位置的電勢(shì)為零），則這兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差即為另一點(diǎn)的電勢(shì)。這樣用上邊的高度做類比，學(xué)生很快地理解了電勢(shì)這個(gè)概念，由高度及高度差的關(guān)系，更明確了電勢(shì)差與電勢(shì)的聯(lián)系。

四、小 結(jié)

由上述可知，通過(guò)這幾個(gè)概念的學(xué)習(xí)，不但鞏固了原有的知識(shí)內(nèi)容，建構(gòu)了完整的新的知識(shí)體系，而且促進(jìn)了對(duì)新知識(shí)的理解及其它相關(guān)知識(shí)的掌握。同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)了分析解決復(fù)雜、抽象問(wèn)題的方法。由此看來(lái)，通過(guò)類比的方法借助簡(jiǎn)約化的語(yǔ)言，很容易揭示概念的內(nèi)涵，通過(guò)這種模式既突出了教學(xué)的重點(diǎn)，又化解了教學(xué)的難點(diǎn)，形成了合理的教學(xué)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生在輕松熟知的情景中學(xué)習(xí)了新知識(shí)，提高了抽象思維能力，為今后的學(xué)習(xí)及工作能力的提高打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。