例析電場中的特殊思維方法

尹金京

摘 要：物理學(xué)中解答問題的方法比較多，本文就電場中幾種特殊的思維方法，如等效法、補(bǔ)償法、微元法進(jìn)行例題說明。

關(guān)鍵詞：電場；等效法；補(bǔ)償法；微元法

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0040-3

物理學(xué)中解答問題的方法比較多，下面就電場中的幾種特殊的思維方法作說明。

1 等效法

等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法。它是物理學(xué)研究的一種重要方法。在中學(xué)物理中，合力與分力、合運動與分運動、總電阻與分電阻、平均值、有效值等，都是根據(jù)等效概念引入的。常見的等效法有“分解”“合成”等效類比、等效替換、等效變換、等效簡化等，從而化繁為簡、化難為易。勻強(qiáng)電場有許多性質(zhì)與重力場非常相似，所以在有些電場問題解題的過程中，可以將電場與重力場加以比較，將勻強(qiáng)電場等效類比為重力場中熟悉的模型問題。按照重力場中物體的運動特點去研究問題，可以使物理問題的分析和解答變得簡捷，而且對靈活運用知識，促使知識、技能和能力的遷移，都會有很大的幫助。

例1 如圖1所示的裝置是在豎直平面內(nèi)放置的光滑絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶負(fù)電荷的小球從高h(yuǎn)的A處由靜止開始下滑，沿軌道ABC運動后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)做圓周運動。已知小球所受的電場力是其重力的3/4，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為θ，xBC=2R。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能做完整的圓周運動，h至少為多少？

由上題可見，隔離選擇恰當(dāng)微元作為突破整體研究的對象。微元可以是：一小段線段、圓弧、一小塊面積、一個小體積、小質(zhì)量、一小段時間等等，但應(yīng)具有整體對象的基本特征。將微元模型化（如視作點電荷、質(zhì)點、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動……）并運用相關(guān)物理規(guī)律，求解這個微元與所求物體的關(guān)聯(lián)。并將一個微元的求解結(jié)果推廣到其他微元，充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系，對各微元的解出結(jié)果進(jìn)行疊加，以求出整體量的合理解答。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡雙根，劉茶萍.關(guān)于靜電場中點電荷零的若干問題理解[J].物理教學(xué)探討，2011，（11）：12.

[2]姜峰.勻繩電場中電勢差的推論及應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討，2009，（4）：25.

[3]電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的三個推論——從教材中總結(jié)三個結(jié)論[J].物理教學(xué)探討，2009，（5）：33.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：物理學(xué)中解答問題的方法比較多，本文就電場中幾種特殊的思維方法，如等效法、補(bǔ)償法、微元法進(jìn)行例題說明。

關(guān)鍵詞：電場；等效法；補(bǔ)償法；微元法

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0040-3

物理學(xué)中解答問題的方法比較多，下面就電場中的幾種特殊的思維方法作說明。

1 等效法

等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法。它是物理學(xué)研究的一種重要方法。在中學(xué)物理中，合力與分力、合運動與分運動、總電阻與分電阻、平均值、有效值等，都是根據(jù)等效概念引入的。常見的等效法有“分解”“合成”等效類比、等效替換、等效變換、等效簡化等，從而化繁為簡、化難為易。勻強(qiáng)電場有許多性質(zhì)與重力場非常相似，所以在有些電場問題解題的過程中，可以將電場與重力場加以比較，將勻強(qiáng)電場等效類比為重力場中熟悉的模型問題。按照重力場中物體的運動特點去研究問題，可以使物理問題的分析和解答變得簡捷，而且對靈活運用知識，促使知識、技能和能力的遷移，都會有很大的幫助。

例1 如圖1所示的裝置是在豎直平面內(nèi)放置的光滑絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶負(fù)電荷的小球從高h(yuǎn)的A處由靜止開始下滑，沿軌道ABC運動后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)做圓周運動。已知小球所受的電場力是其重力的3/4，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為θ，xBC=2R。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能做完整的圓周運動，h至少為多少？

由上題可見，隔離選擇恰當(dāng)微元作為突破整體研究的對象。微元可以是：一小段線段、圓弧、一小塊面積、一個小體積、小質(zhì)量、一小段時間等等，但應(yīng)具有整體對象的基本特征。將微元模型化（如視作點電荷、質(zhì)點、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動……）并運用相關(guān)物理規(guī)律，求解這個微元與所求物體的關(guān)聯(lián)。并將一個微元的求解結(jié)果推廣到其他微元，充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系，對各微元的解出結(jié)果進(jìn)行疊加，以求出整體量的合理解答。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡雙根，劉茶萍.關(guān)于靜電場中點電荷零的若干問題理解[J].物理教學(xué)探討，2011，（11）：12.

[2]姜峰.勻繩電場中電勢差的推論及應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討，2009，（4）：25.

[3]電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的三個推論——從教材中總結(jié)三個結(jié)論[J].物理教學(xué)探討，2009，（5）：33.

（欄目編輯 羅琬華）

摘 要：物理學(xué)中解答問題的方法比較多，本文就電場中幾種特殊的思維方法，如等效法、補(bǔ)償法、微元法進(jìn)行例題說明。

關(guān)鍵詞：電場；等效法；補(bǔ)償法；微元法

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0040-3

物理學(xué)中解答問題的方法比較多，下面就電場中的幾種特殊的思維方法作說明。

1 等效法

等效法是把復(fù)雜的物理現(xiàn)象、物理過程轉(zhuǎn)化為簡單的物理現(xiàn)象、物理過程來研究和處理的一種科學(xué)思想方法。它是物理學(xué)研究的一種重要方法。在中學(xué)物理中，合力與分力、合運動與分運動、總電阻與分電阻、平均值、有效值等，都是根據(jù)等效概念引入的。常見的等效法有“分解”“合成”等效類比、等效替換、等效變換、等效簡化等，從而化繁為簡、化難為易。勻強(qiáng)電場有許多性質(zhì)與重力場非常相似，所以在有些電場問題解題的過程中，可以將電場與重力場加以比較，將勻強(qiáng)電場等效類比為重力場中熟悉的模型問題。按照重力場中物體的運動特點去研究問題，可以使物理問題的分析和解答變得簡捷，而且對靈活運用知識，促使知識、技能和能力的遷移，都會有很大的幫助。

例1 如圖1所示的裝置是在豎直平面內(nèi)放置的光滑絕緣軌道，處于水平向右的勻強(qiáng)電場中，一帶負(fù)電荷的小球從高h(yuǎn)的A處由靜止開始下滑，沿軌道ABC運動后進(jìn)入圓環(huán)內(nèi)做圓周運動。已知小球所受的電場力是其重力的3/4，圓環(huán)半徑為R，斜面傾角為θ，xBC=2R。若使小球在圓環(huán)內(nèi)能做完整的圓周運動，h至少為多少？

由上題可見，隔離選擇恰當(dāng)微元作為突破整體研究的對象。微元可以是：一小段線段、圓弧、一小塊面積、一個小體積、小質(zhì)量、一小段時間等等，但應(yīng)具有整體對象的基本特征。將微元模型化（如視作點電荷、質(zhì)點、勻速直線運動、勻速轉(zhuǎn)動……）并運用相關(guān)物理規(guī)律，求解這個微元與所求物體的關(guān)聯(lián)。并將一個微元的求解結(jié)果推廣到其他微元，充分利用各微元間的對稱關(guān)系、矢量方向關(guān)系、近似極限關(guān)系，對各微元的解出結(jié)果進(jìn)行疊加，以求出整體量的合理解答。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡雙根，劉茶萍.關(guān)于靜電場中點電荷零的若干問題理解[J].物理教學(xué)探討，2011，（11）：12.

[2]姜峰.勻繩電場中電勢差的推論及應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討，2009，（4）：25.

[3]電勢差與電場強(qiáng)度關(guān)系的三個推論——從教材中總結(jié)三個結(jié)論[J].物理教學(xué)探討，2009，（5）：33.

（欄目編輯 羅琬華）