“靜電場”學(xué)習(xí)策略

章克文

靜電場知識是高中物理的重點內(nèi)容，其涉及的概念非常抽象，所以一直以來都是學(xué)生學(xué)習(xí)時的難點.那么如何才能學(xué)好靜電場知識呢.筆者認(rèn)為可以從以下幾個層次著手學(xué)習(xí).

一、根據(jù)基本概念，構(gòu)建知識框架

靜電場這一章的概念既多又抽象，學(xué)好這一章的內(nèi)容一方面要明確各個基本概念的內(nèi)涵，另一方面更要明確各個概念之間的關(guān)聯(lián).電場作為一種特殊的物質(zhì)具有兩個重要性質(zhì)：放人電場中的電荷會受到電場力的作用，同時該電荷也具有一定的電勢能.為了描述電場的兩大性質(zhì)，引入了兩個重要的特征物理量：電場強度和電勢.電場強度與電場力相關(guān)聯(lián)，電勢與電勢能相關(guān)聯(lián)，再由力、做功、能量變化、能量這條脈絡(luò)將電場強度和電勢這兩個概念聯(lián)系起來.通過知識框架將上述內(nèi)容串聯(lián)起來，如圖1所示.

酷例1（2017蘇錫常鎮(zhèn)四市一模）如圖2所示，A1、A2為兩塊面積很大、相互平行金屬板，兩板間距離為d，以A1板的中點為坐標(biāo)原點，水平向右和豎直向下分別建立x軸和y軸，在坐標(biāo)為（O，1/2d）的P處有一粒子源，可在坐標(biāo)平面內(nèi)向各個方向不斷發(fā)射同種帶電粒子，這些帶電粒子的速度大小均為v0，質(zhì)量為m，帶電量為+q，重力忽略不計，不考慮粒子打到板上的反彈，且忽略帶電粒子對金屬板上電荷分布的影響.若只在A1、A2板間加上恒定電壓UO，且A1板電勢低于A2板，求粒子打到A1板上的速度大小.

二、依靠基本原理，透析電場規(guī)律

鑒于電場概念的抽象性，本章在一開始先以大家較為熟悉的“點電荷之間的相互作用”這一模型作為引入，很自然的提到了庫侖定律.在后面對電場強度的矢量性進行解讀的時候又提出了場強的疊加原理，依據(jù)這兩個重要規(guī)律及電場的定義，可以找出一些常見電場的空間分布規(guī)律.

例2（2016蘇錫常鎮(zhèn)四市一模）如圖3為兩個不等量異種電荷電場的電場線，O點為兩點電荷連線的中點，P點為連線中垂線上的一點，下列判斷正確的是 （ ? ?）

A.P點場強大于O點場強

B.P點電勢高于O點電勢

C.從負(fù)電荷向右到無限遠(yuǎn)電勢逐漸升高

D.從P到0移動一正試探電荷其電勢能增加

解析 A選項根據(jù)電場線疏密表示電場強度的強弱可以知道0點場強大于P點場強;B選項根據(jù)沿電場線方向電勢逐點降低和等勢線與電場線相互垂直的規(guī)律可知O點電勢高于P點電勢;D選項根據(jù)電勢能的定義式E_p= qφ由q>0、φP<φ0可知正電荷在P點電勢能小于O點電勢能;本題中最容易誤選的是選項C，學(xué)生很容易根據(jù)單個負(fù)電荷周圍的電場分布來推測本題中負(fù)電荷右側(cè)虛線上的電勢高低，從而得出選項C是對的，又由于本題是單選題，D選項就直接不看了.其實結(jié)合點電荷場強決定式E=k Q/r²、場強疊加原理以及q+ >q-這一隱性條件，可以在負(fù)電荷右側(cè)的虛線上找到一個合場強為零的點，在這個位置的左右兩側(cè)場強的方向是相反的，因此C選項不正確.

答案D

三、牢抓基本方法，提升應(yīng)用能力

靜電場知識與力學(xué)知識有很多相關(guān)聯(lián)的地方.本章學(xué)習(xí)過程中利用力學(xué)部分所學(xué)的基本方法再結(jié)合靜電場的相關(guān)知識.往往可以起到極佳的效果.

例3 如圖4所示，水平放置的兩平行金屬板與一直流電源相連，一帶正電的粒子僅在重力和電場力作用下以某一初速度沿圖中直線從A運動到B，現(xiàn)將平行金屬板分別以0、0′為圓心在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)相同角度后，帶電粒子依舊能夠沿直線從A運動到B，則（ ? ?）

A.平行金屬板一定順時針旋轉(zhuǎn)45°

B.平行金屬板一定逆時針旋轉(zhuǎn)45°

C.帶電粒子電勢能一定逐漸增加

D.帶電粒子一定做勻變速直線運動

綜上所述，在學(xué)習(xí)靜電場的過程中如果能夠抓牢基本知識、掌握基本原理、吃透基本方法，那么靜電場的學(xué)習(xí)之路再也不會那么的艱難.