“靜電場(chǎng)”學(xué)習(xí)指導(dǎo)

孫鐵斌

同學(xué)們，靜電場(chǎng)這一章是選修3系列的第一章，是高中階段電學(xué)內(nèi)容的開始。這一章的內(nèi)容是高中階段基礎(chǔ)的內(nèi)容之一。它既是電磁學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)，又是光學(xué)等其他物理學(xué)知識(shí)的重要基礎(chǔ)。本章的特點(diǎn)是：概念多，易混淆；關(guān)系多，常顛倒；方法多，難掌握。常令初學(xué)者頭疼。為使得我們?cè)趯W(xué)習(xí)靜電場(chǎng)知識(shí)時(shí)能較順利的進(jìn)行，在此，給同學(xué)們提出以下幾點(diǎn)建議，供同學(xué)們參考。

—、重視物理實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)中極其重要的手段，實(shí)驗(yàn)是獲得直接經(jīng)驗(yàn)的重要途徑，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度、感悟科學(xué)方法、形成科學(xué)觀念的重要過(guò)程。 靜電場(chǎng)這章的物理概念非常抽象，電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，看不見摸不著，比較抽象，所以電場(chǎng)所涉及的概念在我們理解層面上是有難度的，學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)能夠幫助我們從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)過(guò)渡的一個(gè)橋梁就是物理實(shí)驗(yàn)，我們從真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中能獲取更多的感性材料來(lái)積累豐富自己的物理表象。靜電場(chǎng)這一章有許多物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙o我們豐富的形象，使得原來(lái)很困難的思維活動(dòng)得以順利進(jìn)行。比如：用驗(yàn)電器檢驗(yàn)?zāi)Σ吝^(guò)的物體是否帶電時(shí)，把絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒接觸驗(yàn)電器的金屬球（桿），金屬箔片張開一個(gè)小角度的現(xiàn)象；利用驗(yàn)電羽演示電力線時(shí)，將兩個(gè)相同的驗(yàn)電羽各與起電機(jī)一^端相連，并使他們帶上異號(hào)的電荷，然后驗(yàn)電羽移近觀察到的現(xiàn)象；通過(guò)在電場(chǎng)中放入輕小的帶電體，看到物體的偏移的現(xiàn)象等等。這些物理表象為我們想象提供了基礎(chǔ)，為物理概念的引入提供了一個(gè)契機(jī)。

在物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們要學(xué)會(huì)細(xì)心觀察，注意有什么現(xiàn)象出現(xiàn)，并要在觀察老師的演示實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)自己設(shè)計(jì)更佳的實(shí)驗(yàn)方案，自己摸索探究方法，自主擬訂實(shí)驗(yàn)步驟，自行論證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。找出規(guī)律性的東西，也就是事物的本質(zhì)，從而上升為理性認(rèn)識(shí)。由此促進(jìn)我們自身物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、理解基本概念

物理概念不僅是物理知識(shí)的重要組成部分，同時(shí)也是構(gòu)成物理規(guī)律、建立物理公式的前提和基礎(chǔ)。所以，對(duì)物理概念的理解和認(rèn)識(shí)是我們進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)。

本章的基本概念是電場(chǎng)的概念及描述電場(chǎng)特性的物理量。在這一章學(xué)習(xí)中我們面對(duì)眾多的新概念，要注意以下幾點(diǎn)：

第一，要知道概念中主要涉及兩類。一類是僅與電場(chǎng)有關(guān)的，如電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電場(chǎng)線等；另一類是既與電荷又與電場(chǎng)有關(guān)，如電場(chǎng)力、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功等。

第二，要學(xué)會(huì)區(qū)分矢量、標(biāo)量及其處理方法。本章中涉及力方面的物理量如電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。涉及矢量的計(jì)算大都是米用大小、方向分開處理的方法。本章中涉及能方面的物理量如電勢(shì)、電勢(shì)差、電功、電勢(shì)都是標(biāo)量。涉及標(biāo)量的計(jì)算大都是采用大小、正負(fù)一起處理的方法。

第三，要清楚各公式適用條件。如在求電場(chǎng)強(qiáng)度E的三個(gè)公式中，公式E=F/q為定義式，適用于一切電場(chǎng)且E與q大小、正負(fù)、有無(wú)均無(wú)關(guān)；公式E=kQ/r²為決定式，適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，E由Q產(chǎn)生，Q為場(chǎng)源電荷；公式E=U/d為關(guān)系式，僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，d為兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離。

第四，要準(zhǔn)確識(shí)別幾組關(guān)系。如電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的關(guān)系；電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系；電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系；電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系；電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系等等。

“合抱之木，生于毫末；九層之臺(tái)，起于壘土；千里之行，始于足下?！崩献雍?jiǎn)練之語(yǔ)，透出對(duì)自然人生的參悟，也適合指引我們對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)：世間任何事情都是要從第一步慢慢積累，只有經(jīng)過(guò)不懈的努力，最終才能有所成就。在本章的學(xué)習(xí)中我們必須關(guān)注基本概念，要知道“越是基礎(chǔ)的越是重要的”，因?yàn)榛A(chǔ)是事物發(fā)展的根本和起點(diǎn)。所有的發(fā)展都是建立在一定的基礎(chǔ)之上，所有的認(rèn)識(shí)都是建立在一定的基礎(chǔ)之上，所有的能力都是建立在一定的基礎(chǔ)之上。

三、構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

物理學(xué)的知識(shí)雖然繁雜，但并不都是孤立的，只要我們?cè)趯W(xué)習(xí)中潛心研究、細(xì)心揣摩，就可以將所學(xué)零散、瑣碎的知識(shí)點(diǎn)串連起來(lái)，形成一系列脈絡(luò)清晰、言簡(jiǎn)意明、便于理解與記憶的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)這一章，我們要在頭腦中努力將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)，形成統(tǒng)一的整體，有清晰的知識(shí)線索，才可以避免知識(shí)的簡(jiǎn)單堆砌。這將有利于我們充分挖掘知識(shí)間的聯(lián)系，在頭腦中形成良好的思維通道，從整體上理解和記憶本章的內(nèi)容，這也是同學(xué)們獲得新知識(shí)的一條有效途徑。對(duì)靜電場(chǎng)這一章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，現(xiàn)從知識(shí)的系統(tǒng)性方面處理如下圖，供同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)參考，部分同學(xué)或許能從中受到啟發(fā)，自己親手整理建立一個(gè)從不同角度（如從力的角度、功和能量的角度、運(yùn)動(dòng)的角度、圖象的角度、科技應(yīng)用的角度等等）的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖。

四、掌握物理方法

所謂物理方法就是運(yùn)用現(xiàn)有的物理知識(shí)對(duì)物理問(wèn)題做深人研究，找到解決物理問(wèn)題的基本思路與方法。掌握了物理方法，將會(huì)幫助我們進(jìn)行高效地學(xué)習(xí)，取得良好的學(xué)習(xí)效果。

如比值定義法，作為構(gòu)建物理概念的重要方法之一，無(wú)論是在初中還是高中學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)都是得到充分體現(xiàn)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)靜電場(chǎng)中比荷、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電容等概念時(shí)就是用此法構(gòu)建。如類比方法在靜電場(chǎng)中的運(yùn)用，通過(guò)將靜電場(chǎng)與重力場(chǎng)進(jìn)行類比，就將靜電場(chǎng)這一抽象的概念與我們頭腦中已有的關(guān)于重力場(chǎng)的知識(shí)溝通起來(lái)，使靜電場(chǎng)這一抽象概念更加具體化，能更加輕松、準(zhǔn)確地掌握靜電場(chǎng)的本質(zhì)，突破了理解難點(diǎn)。學(xué)習(xí)中我們?nèi)绻軐⑿赂拍顣r(shí)常與以前通過(guò)比值定義法定義的物理量速度、加速度等進(jìn)行類比，就能更加深刻理解這些概念的內(nèi)涵，掌握得會(huì)更加牢固。

靜電場(chǎng)知識(shí)構(gòu)建共用了四種主要物理方法，分別是直接定義法、比值定義法、類比法、模型法。靜電場(chǎng)知識(shí)應(yīng)用部分內(nèi)容主要用到了十種物理方法，分別是：假設(shè)法、類比法、正交分解法、臨界法、隔離法與整體法、相似三角形法、等效法、對(duì)稱法、控制變量法、圖象法。在我們學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)知識(shí)時(shí)只有掌握了解決問(wèn)題的一些物理方法，才能更巧妙、快捷地解決相關(guān)問(wèn)題，提高知識(shí)的遷移能力和解決問(wèn)題的能力。只有在掌握方法的同時(shí)才能夠更深入、準(zhǔn)確地理解知識(shí)，舉一反三、融會(huì)貫通。

同學(xué)們，一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)的高低，很大程度上看他在研究問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中采用什么樣的方法。多年以后，我們可能在不同的崗位上從事著與物理學(xué)不相關(guān)的工作，忘記了曾經(jīng)做過(guò)的物理實(shí)驗(yàn)和學(xué)過(guò)的物理概念，但是在學(xué)習(xí)物理學(xué)中所掌握的物理方法將終身陪伴我們，影響我們，成就我們。endprint