“类比法”在电场教学中的运用

第第页“类比法”在电场教学中的运用高中物理电场知识较抽象，学生接受起来相当吃力。那么怎样帮助学生克服电场学习过程中遇到的困难呢？笔者认为“类比法”可大大降低电场学习难度，下面具体的说明一下有关应用。

一、“类比法”在“电场、电场线”教学中的应用

电荷间的相互作用可类比磁体间的相互作用，学生在初中就已掌握磁极间的相互作用是通过磁场来实现的，所以通过类比学生不难得出电荷间的相互作用也是由“场”来实现的，这种“场”就是“电场”。再由可用“磁场线描述电场”，类比联系，应当可用“电场线来描述电场”。这样一类比，由几种特殊电场的电场线，学生就会很容易总结出电场线的一系列特点。

二、“类比法”在“电场强度”教学中的应用

电场强度在电场中是一个比较抽象的概念，学生难以理解。我们可以从电场的基本性质入手，“类比”重力场的相关知识，引入电场强度的概念。电场的基本性质是对放入其中的带电体有力的作用，而地球上的物体只要有质量就会受到重力，即重力场中的物体都受到重力作用，与电场中的物体只要带电就会受到电场力的作用相同。因此，我们就可以用重力场中的相关特性来类比定义电场的强弱。我们知道物体的重力G=mg，相同的物体在不同的位置其重力不同，其原因是重力场中的g随位置的变化而变化，而g=G/m。带电体在电场中也有类似的特性：相同的带电体在不同的位置受力不同，电场力与电荷量的比值F/q也不同；相同的位置带电体带电量不同受力就不同，但是电场力与电荷量的比值是相同。也就是说电场力与电荷量的比值是一个与位置有关的物理量，那么类比重力场中的g，在电场中定义电场力与电荷量的比值F/q为电场强度E。

三、“类比法”在“电势、电势差、电势能”教学中的应用

在教授电势、电势差、电势能三个概念时，应先有电势能，再有电势，最后有电势差。电势能的教学可与重力势能“类比”，首先举例说明带电体仅在电场力做功的情况下，带电体的动能发生了变化，据功是能量转化的量度可知，一定有一种能量转化成动能（或动能转化成其他能），那么这个能是什么呢？由此设下悬念。引导学生回顾重力场知识，物体在只有重力做功的情况下，重力势能与动能相互转化。从而引出带电体仅在电场力做功的情况下，可能也是一种势能与动能相互转化。学生之前所学习的重力做功只与初末位置有关，与运动路径无关，从而定义这个与位置有关的能量为重力势能，即Ep=mgh，重力势能是一个与位置有关的物理量。而在研究电场力做功的特点时，发现有相同的规律，因此可定义在电场中，这个与位置有关的能量为电势能，即电场力做功与电势能的关系是WAB=EpA-EpB。在重力场中确定位置的物理量是用高度，可用重力势能与重力的比值来计算，如果确定了参考点，相同的位置h是个定值。在电场中，先确定好零势能参考点，发现在电场中的某点，电势能与电荷量的比值始终是定值，类比高度，定义这个比值为电势。在重力场中高度差为初末位置的差值，所以不难得出电势差的定义式UAB=φA-φB。联立公式可推导出电场力做功与电势差的关系WAB=qUAB，进一步确定电场力做功的特点。

四、“类比法”在“带电粒子在电场中的偏转”教学中的应用

通过分析带电粒子在电场中的偏转，可知当带电体所受到的恒定的电场力与初速度的方向不平行时，其运动轨迹是曲线，与学生在重力场中接触的平抛运动类似。因此可类比研究平抛运动的方法，对带电粒子在电场中的偏转进行分解，分解成沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动，则带电粒子在电场中的偏转的速度规律、位移规律就分析得出了。

五、“类比法”在“电容器、电容”教学中的应用

在电容器、电容教学中，可以从字面的意思理解，明确指出“电容器是容纳电荷的容器”，使学生了解电容器的功用。电容器电容的概念，在教学中可以把它与盛水的直筒容器类比，水量相当于电量，水深相当于电势差。不同的直筒容器使它们的水面升高1厘米所需要的水量不同，这与使不同的电容器的电势差增加1伏所需要的电量不同相类似。这样，可以帮助学生形象地理解电容的含义，从而引入电容的定义。在给出定义式C=Q/U之后，则说明是比值定义法，电容器的电容是由电容器本身决定，与充入电荷的多少无关，就像水容器一样，水容器的容量与注入水的多少无关，只与水容器本身的构造有关。然后，通过实验活动总结出平行板电容器的电容C∝S/d，再次证明电容器的电容由电容器本身构造决定，与充入电荷的多少无关。

虽然，《电场》这一章由于涉及的知识、概念广