現(xiàn)行教材中一個(gè)重要關(guān)系式表述的不妥和修改建議

李海浪

(九江市同文中學(xué)　江西 九江　332000)

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現(xiàn)行教材中一個(gè)重要關(guān)系式表述的不妥和修改建議

李海浪

(九江市同文中學(xué)江西 九江332000)

摘 要：電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系是高中物理教材中的一個(gè)重要關(guān)系式，現(xiàn)行的幾種新課標(biāo)教材公式表述都有不妥之處，本文對(duì)此作了比較分析，并對(duì)教材中的表述提出了改進(jìn)建議．

關(guān)鍵詞：電勢(shì)差電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系多版本教材改進(jìn)意見

根據(jù)教材定義(以人教版為例)，電場(chǎng)中A,B兩點(diǎn)電勢(shì)差UAB=φA-φB．電勢(shì)差是有正負(fù)的，當(dāng)A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)，電勢(shì)差UAB就是負(fù)值．但“第一種表述”中，當(dāng)電勢(shì)差UAB出現(xiàn)負(fù)值，等號(hào)右邊電場(chǎng)強(qiáng)度E和沿電場(chǎng)方向距離d乘積的符號(hào)卻是正號(hào)，不相等了．有學(xué)生認(rèn)為只要電場(chǎng)強(qiáng)度補(bǔ)一個(gè)負(fù)號(hào)(他們的理由是場(chǎng)強(qiáng)有時(shí)候也是負(fù)的)，或者距離加一個(gè)負(fù)號(hào)就“相等了”，這些說法顯然是錯(cuò)誤的．因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的負(fù)號(hào)是在一維情況下，人為規(guī)定正方向后，與正方向相反的情況下才出現(xiàn)的，與電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)沒有任何關(guān)系．等號(hào)左右正負(fù)號(hào)不匹配，等式怎么能成立？教師講題或?qū)W生練習(xí)中這個(gè)問題常常會(huì)感到有點(diǎn)麻煩．

“第二種表述”由于電勢(shì)差不寫下腳標(biāo)，一般表示電勢(shì)差的絕對(duì)值，等號(hào)兩邊都是正值，不存在正負(fù)號(hào)匹配問題，等式是沒問題的．但這樣的話，似乎在回避問題，因?yàn)樵趯?shí)際問題當(dāng)中，的確會(huì)出現(xiàn)涉及電場(chǎng)強(qiáng)度E與兩點(diǎn)電勢(shì)差UAB關(guān)系的問題，學(xué)生遇到這類問題往往感到疑惑，作為教材和教輔資料，應(yīng)該給學(xué)生以必要的說明或指導(dǎo)．

查詢普通物理教材，我們發(fā)現(xiàn)關(guān)于電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的表述是相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，這些教材一般先引入電勢(shì)梯度矢量，然后得出“電場(chǎng)中任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于該點(diǎn)電勢(shì)梯度的負(fù)值”，即E=-gradφ=-φ，這樣的表達(dá)式，等號(hào)兩邊都是有方向的矢量，顯然沒有任何問題．

不過，這樣的表述，難度比較大，超越了教學(xué)要求，中學(xué)階段不可能這樣處理，如何表述才比較合適呢？

筆者建議，關(guān)于電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系的表述，以人教版為例，可以在原有推導(dǎo)基礎(chǔ)上，補(bǔ)充說明，“如果勻強(qiáng)電場(chǎng)中A，B兩點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為φA<φB，則UAB= -Ed”，最后總結(jié)得出，“勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差(絕對(duì)值)等于電場(chǎng)強(qiáng)度與這兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向距離的乘積”，并給出“U=Ed”這一表達(dá)式．

這樣處理至少有兩點(diǎn)好處．

第一，討論更嚴(yán)謹(jǐn)、完整，如果教材已經(jīng)討論了UAB= -Ed這種情況，學(xué)生不會(huì)再提出φA<φB情況下，原教材中公式UAB=Ed兩邊正負(fù)號(hào)矛盾的問題；

第二，便于學(xué)生選擇應(yīng)用恰當(dāng)?shù)墓剑窈笥龅较嚓P(guān)問題的時(shí)候，學(xué)生可以選擇電勢(shì)差帶下腳標(biāo)的關(guān)系式UAB=Ed或UAB= -Ed，也可以選用只考慮各個(gè)量絕對(duì)值的公式U=Ed．

參 考 文 獻(xiàn)

1人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-1．北京：人民教育出版社，2010

2司南中學(xué)物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-1.山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社,2011.7

3廣東基礎(chǔ)教育課程資源研究開發(fā)中心物理教材編寫組.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-1.廣州：廣東教育出版社，2004.7

4教育科學(xué)出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-1.北京：教育科學(xué)出版社,

5上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理·選修3-1.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,2013

6程守珠，姜之永.普通物理學(xué)(第2冊(cè))(第5版).北京：高等教育出版社，1998

7張三慧.大學(xué)物理學(xué)第3冊(cè)電磁學(xué)(第2版) .北京：清華大學(xué)出版社，1999.12

The Inappropriate Expression of an Important Equation in the Current Physics Textbook and Its Modification Suggestion

Li Hailang

(Jiujiang Tongwen Middle School, Jiujiang, Jiangxi332000)

Abstract:For high school education, an equation of the electric potential and the electric field is an important formula in physics, but the equation in current new textbook has several shortcomings. This paper makes a comparative analysis and put forward suggestions for improvement in the teaching material.

Key words:electric potential; electric field; relationship; textbook; suggestions

(收稿日期：2015-11-13)