高中物理電場(chǎng)及靜力問(wèn)題解題的基本思路與方法分析

（湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡濱江中學(xué)班級(jí):G1601 湖南長(zhǎng)沙 410013）

引言

大家都知道，物理這門學(xué)科內(nèi)容十分抽象，難度也特別大，我們學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中常常感到十分困惑，而且僅僅掌握物理學(xué)的一些公式和概念，根本不能解決實(shí)際問(wèn)題，所以必須將公式和概念與實(shí)際問(wèn)題緊密聯(lián)系，平時(shí)要多做習(xí)題，掌握解題的方法和技巧，只有這樣，才能學(xué)好物理，提高成績(jī)。

一、高中物理電場(chǎng)問(wèn)題解題的基本思路與方法

1.電場(chǎng)中的相關(guān)物理量

面對(duì)電場(chǎng)問(wèn)題時(shí)，我們先應(yīng)該分析問(wèn)題電場(chǎng)具體是由哪些場(chǎng)電荷組成的，并明確電場(chǎng)中的所有物理量的含義，看清矢量還是標(biāo)量，之后正確使用疊加原理進(jìn)行計(jì)算。下面對(duì)于物理量的主要內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述，希望幫助大家認(rèn)清其中的含義。第一點(diǎn)，電量的正負(fù)并不代表電量的大小和多少，只是表示電性的不同。第二點(diǎn)，由于電場(chǎng)強(qiáng)度以及電場(chǎng)力都是矢量，在代入庫(kù)侖公式以及場(chǎng)強(qiáng)定律時(shí)，不能加上電量的正負(fù)，這一運(yùn)算過(guò)程只是求出結(jié)果的大小，方向要具體情況具體分析，而且值得注意的是，空間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)和電場(chǎng)力的具體方向不是正負(fù)符號(hào)能夠完全準(zhǔn)確表示的。第三點(diǎn)，標(biāo)量包含電能和勢(shì)能，它們的大小用正負(fù)號(hào)表示，計(jì)算過(guò)程中，直接帶正負(fù)號(hào)進(jìn)行加減。第四點(diǎn)，電場(chǎng)力做功與電荷電勢(shì)能成反比，如果電場(chǎng)力做正功，那么電荷的電勢(shì)能就減小，如果電場(chǎng)力做負(fù)功，則電荷的電勢(shì)能增加，所以在具體運(yùn)算中，要代入符號(hào)，通過(guò)判斷電場(chǎng)力做功的情況，求出做功的大小。

2.電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

分析電場(chǎng)中電荷的運(yùn)動(dòng)情況是解決問(wèn)題的必經(jīng)之路，通過(guò)理清電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠加深我們對(duì)電荷的理解，提升我們解題的綜合能力。首先我們應(yīng)該明確解題的對(duì)象，也就是找準(zhǔn)帶電體，其次分析這個(gè)帶電體的受力情況以及外力分布，并根據(jù)題目要求，再次分析每一個(gè)物理過(guò)程，討論每一種可能出現(xiàn)的情況，找出題目中隱含的信息，最后選擇符合要求的力學(xué)公式，帶入具體的物理量，得出結(jié)果。

3.電場(chǎng)問(wèn)題中的注意事項(xiàng)

電場(chǎng)問(wèn)題中平行板電容器特別值得注意，因?yàn)樵谥绷麟娐分校叫邪咫娙萜魈幱跀嗦窢顟B(tài)，所以兩板之間的電壓等于和它并聯(lián)在一起的用電器的電壓。如果平行板電容器接通電源，通過(guò)改變兩板之間的距離以及正對(duì)面積，能夠改變平行板的帶電量，但電壓保持不變，如果平行板電容器斷開(kāi)電源后，再次移動(dòng)平行板，其帶電量不變，但是電壓會(huì)發(fā)生改變。正常情況下，平行板電容器內(nèi)部的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電荷都是做勻速運(yùn)動(dòng)。還應(yīng)該額外注意的是，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)以及電勢(shì)可以借助電力線和等勢(shì)面進(jìn)行描述，一般情況下，電荷周圍的電力線的數(shù)量與電荷的電量成正比，電力線的方向也是場(chǎng)強(qiáng)的方向[1]。

例1，如圖1所示，一個(gè)豎直放置的平行板，兩個(gè)極板之間有一個(gè)帶電的小球，這個(gè)小球由細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，首先對(duì)電容器進(jìn)行充電，讓兩個(gè)極板的電荷量分別達(dá)到+Q和-Q，這時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的夾角為π/6，之后逐漸增加電量，使得夾角變?yōu)棣?3，求第二次充電后，電容器正極板電荷的增加量。

圖1

解析如下：第一次充電后，兩極板的電荷量分別是+Q和-Q，細(xì)線與豎直方向夾角為π/6，可以算出小球受到的電場(chǎng)力F1=mg tan（π/6），假設(shè)電容器的電容量為C，極板之間的距離為d，那么極板之間的電壓U1=Q/C，電場(chǎng)強(qiáng)度E1=U1/d，F(xiàn)1=q E1，繼續(xù)充電后，細(xì)線與豎直方向夾角變?yōu)棣?3時(shí)，小球的電場(chǎng)力F2=mg tan（π/3），假設(shè)這時(shí)電容器的電量為Q’，則極板之間的電壓U2=Q’/C，電場(chǎng)強(qiáng)度E2=U2/d，F(xiàn)2=q E2，解得Q’=3Q，所以正極板電荷的增加量為Q’-Q=2Q。

二、高中物理靜力問(wèn)題解題的基本思路與方法

1.靜力問(wèn)題解題的具體步驟

關(guān)于靜力學(xué)的解題步驟，同樣需要確定研究對(duì)象，可以根據(jù)研究對(duì)象的情況，將其分割，形成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的部分，也可以適當(dāng)擴(kuò)大對(duì)象的范圍，或者是轉(zhuǎn)移研究對(duì)象。對(duì)于研究對(duì)象的受力情況，要根據(jù)正交分解法進(jìn)行合成和分解，對(duì)于平衡的問(wèn)題，根據(jù)條件∑F=0，∑M=0，列出方程組。

2.物體達(dá)到平衡的相關(guān)條件

拿質(zhì)點(diǎn)為例，如果一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到外力的作用，并且保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)，那么它本身的加速度就是零，它就處于平衡狀態(tài)。如果想要質(zhì)點(diǎn)達(dá)到平衡，必要條件是∑F=0，正交分解后能夠得出∑Fx=0，∑Fy=0。對(duì)于具體的物體而言，達(dá)到平衡的條件是沒(méi)有水平加速度，也沒(méi)有豎直加速度，所以∑F=0，∑M=0。當(dāng)物體受到三個(gè)力而達(dá)到平衡時(shí)，這三個(gè)力一定有一個(gè)共同點(diǎn)，并且這三個(gè)力的矢量能夠形成密閉的三角形，同時(shí)每?jī)蓚€(gè)力的合力等于第三個(gè)力，并且方向相反[2]。

例2，求圖2中剛架的約束反力。

圖2

圖3

解析：把剛架當(dāng)做研究對(duì)象，分析其受力情況，如圖3所示，可知：

解得FAx=q b，F(xiàn)Ay=P，MA=Pa+1/2qb2。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，目前我們大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)電場(chǎng)以及靜力知識(shí)時(shí)，受到以往學(xué)習(xí)方式的影響，不能靈活地解決相應(yīng)的問(wèn)題，導(dǎo)致在接下來(lái)的學(xué)習(xí)中，跟不上教師的進(jìn)度，久而久之，產(chǎn)生了厭學(xué)和畏學(xué)的心理，不利于物理成績(jī)的提高。有鑒于此，找準(zhǔn)電場(chǎng)和靜力問(wèn)題的解題思路和方法，對(duì)于我們學(xué)生更好地進(jìn)行物理知識(shí)的學(xué)習(xí)是大有裨益的。