电场教学中物理科学方法应用

1、电场教学中物理科学方法应用思考是解决问题的先决条件，而方法则是解决问题的重 要途径和手段。下面笔者就物理科学方法解决电场中的系列 问题，谈谈自己的看法。一、电场的观点及研究电场的方法在法拉第以前，人们只认识原子、分子等粒子物质形态, 而法拉第提出的场的观念使人们认识到场是与粒子本质不 同的又一种物质形态。这一观念不仅大大改变了人们对世界 的看法，而且引导出一系列新的重大发现。麦克斯韦在此基 础上用数学方程定量地描述了电磁场，建立了完整的电磁理 论，并预言电磁波的存在，这一理论导致了通信革命，开创 了无线电通信的新时代。通过对电场的研究可知，电场虽然 看不见、摸不着，但它表现出来的性质能够被我们

2、检测出来: 一是它对置于其中的电荷施以力的作用，或者说电荷间是通 过电场这种物质实施相互作用的；二是电场力对电荷可以做 功，表明电场具有能。为此，我们可以引入一种电量和体积 很小的电荷一一检验电荷。对于看不见的事物，我们通常可 以从其它物质相互作用时所表现出的性质来认识它、理解 它，这是科学研究中常用的一种手段。还可以用一些假想的 直观图形来形象地描述看不见的电场、磁场。如电场线、磁 感应等，理解和掌握这些直观手段，不仅有助于我们建立场 的清晰的物理图像，而且有助于我们解决相关场的定性分析 问题。二、类比法在电场中的应用许多有关电场的感念和规律，我们都会感到抽象，不可 捉摸。为了更好地掌握场的

3、概念，我们可以把静电场和已经 掌握、较熟悉的重力场进行类比。如物体在重力场受到重力 作用，而电荷在电场中受到电场力的作用；重力做功与路径 无关，电场力做功也与路径无关；重力做功等于重力势能的 变化，电场力做功等于电势能的变化，单位质量的物体在重 力场中某点的重力势能由高度决定，单位电荷在电场中某点 的电势能由电势决定等，通过这一系列的类比，能化抽象为 直观，能加深学生对电场知识的理解。三、比值法反应电场的固有特性电场比较集中地出现了电场强度、电势和电容三个相似 的用比值法定义的物理量，他们都比较抽象，在讲清定义方 法的同时也有利于对抽象概念的理解。特别是电场强度和电 势既反映了电场的固有特性，

4、又给出了描述场的性质是一种 重要方法，教学中应着重讲清以下几点（以定义电场强度这 一物理量的推理过程为例）。1先明确提出研究电场中力的特性，于是把同一检验电 荷放在场中不同点，发现所受电场力各不相同，说明电场有 一定的分布，对场中某点来说，电场的特征应是固有的，但 把不同的检验电荷放在场中同一点时所受电场力则不同，说 明电场力并不能反映电场中某点的固有特性。然而对同一点 来说，f/q这一比值是不变的，它能反映电场的固有特性， 对场中不同点，这一比值大的地方相同的检验电荷所受的电 场也大，所以这一比值反映了电场中力的特性。2. 比值定义的物理量的物理意义，电场是客观存在的物 质，电场强度是反映电

5、场固有特性的，它与检验电荷无关， 放入检验电荷是认识和研究电场的一种手段。3. 比值定义物理量的定义公式和数学中的比例式有区 别，如e二f/q对于场中某一点来说，电场强度是一变量，与 q和f均无关，不能看成是e*f或e*l/q。四、比较法在电场中的应用在电场中可集中地进行"比较”这一逻辑思维方法的 训练。"库仑定律"中应引导学生把库仑定律与万有引力定 律进行比较，让学生了解库仑定律和万有引力形式上都是平 方反比定律，因而库仑力与万有引力有很多相似之处，同时 又使学生明确前者表示静电相互作用的强弱跟点电荷的电 荷量有关，后者表示引力作用的强弱跟质点的质量有关，由 此反映出这两种力的不同本质。其次质量没有正负之分，因 而只有万有引力没有“万有斥力”，而电荷有正负之分，所 以静电力有引力和斥力。最后可通过定量计算使学生明确， 在基本粒子相互作用的领域中，静电力远大于万有引力，以 致可以完全忽略万有引力的作用。电场中还有很多近似的物 理概念，教学中应加以比较，如电磁场强度和电场力、电势 和电势能等。五、电场中还有几对定义式和决定式，对e=f/q和 e=kq/r2应加以比较教师要使学生明确：(1)两式适应条件不同；(2)两式 的意义不同。定义式又是量度式，不涉及电场产生的原因， 而决定式反应了电场强度大小由哪些因素决定