電場相關(guān)題型突破思路探討

陳青妹

摘? ?要：電場是高中物理電學(xué)部分的重要基礎(chǔ)知識。學(xué)生對電場相關(guān)概念的認(rèn)識、理解深度，直接影響后續(xù)電學(xué)知識的學(xué)習(xí)質(zhì)量。對學(xué)生而言，部分題型較為新穎，解題難度較大。教學(xué)中應(yīng)明確學(xué)生解題時存在的問題，做好相關(guān)題型的匯總，并講解相關(guān)習(xí)題的突破思路，鞏固其所學(xué)的同時，提高其思維的靈活性，實現(xiàn)快速、高效解題。

關(guān)鍵詞：高中物理;電場;新穎情境;分析

引言

電場看不見摸不著，但卻對放在其中的電荷具有作用力。人們?yōu)檠芯侩妶鎏岢隽撕芏嗟母拍?，如電場線、電場強(qiáng)度、電勢差等。這些概念是高中物理學(xué)習(xí)的重點，不僅需要學(xué)生牢固記憶，更要其深入理解，才能實現(xiàn)靈活應(yīng)用。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，更好的拓展學(xué)生視野與思維，教學(xué)中應(yīng)注重新穎情境下相關(guān)題型的講解，啟發(fā)學(xué)生更好的解答新穎情境下的電場習(xí)題。

1? 聯(lián)系所學(xué)，突破電場線題型

部分學(xué)生遷移知識的能力較差，只會分析常見電荷電場線類題型，遇到一些特殊電荷電場線類的習(xí)題時無法及時找到解題思路，失分較為嚴(yán)重。為避免這一情況的發(fā)生，教學(xué)中應(yīng)要求學(xué)生心理上不應(yīng)畏懼，應(yīng)樹立必勝的信念，使其明白該類習(xí)題多是“新瓶裝舊酒”，考查的仍是學(xué)生學(xué)過的知識點。解答該類習(xí)題的思路為：其一，認(rèn)真閱讀題干，明確重點參數(shù)、特殊關(guān)鍵詞，如“剛好”“恰好”等，這些關(guān)鍵詞往往是分析問題的突破口，應(yīng)引起足夠的重視;其二，針對題干中給出的圖象，應(yīng)細(xì)致觀察，把握圖象特點，如圖象是否對稱、圖象變化情況等。在此基礎(chǔ)上積極聯(lián)系所學(xué)概念、定律等，進(jìn)行分析。

【例題1】電荷量分別為+4q與-q的兩點電荷構(gòu)成了電荷系統(tǒng)，其電場線分布如圖1所示，圖中實線為電場線，未標(biāo)注方向，虛線上A、B、C、D四點等間距，則（? ?）

A.BC間的電場方向為C指向B

B.A點附近沒有電場線，A點的電場強(qiáng)度為零

C.D點電場強(qiáng)度為零，試探電荷在D點不受電場力作用

D.將帶正電的試探電荷從A移動至B，電場力做正功，電勢能減小

該習(xí)題創(chuàng)設(shè)的情境學(xué)生似曾相識，但又與常見的同種、異種電荷形成的電場不同，因此，分析時不能思維定勢，應(yīng)根據(jù)所學(xué)知識，對給出的四個選項逐一進(jìn)行分析。

電場線的疏密表示電場的強(qiáng)弱，可知B點點電荷為+4q，C點處的點電荷為-q。根據(jù)所學(xué)可知電場方向由B指向C，故選項A錯誤;根據(jù)點電荷電場強(qiáng)度公式和電場疊加知識可知，B點電荷較C點電荷在A點產(chǎn)生的場強(qiáng)大，因此，A點電場強(qiáng)度并不為零，故選項B錯誤;同理可得D點電場強(qiáng)度為零，試探電荷在該點不受電場力，故選項C正確;AB間電場方向為B指向A，帶正電的試探電荷由A移動至B，電場力做負(fù)功，電勢能增加，故選項D錯誤。

2? 夯實基礎(chǔ)，突破場強(qiáng)與電勢關(guān)系類題型

場強(qiáng)與電勢關(guān)系類題型考查的知識點較多，部分學(xué)生對題意理解不深入，不能從題干中找到有用信息，無法正確作答。為使學(xué)生突破該類題型，教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題，充分理解題意，不能不求甚解，急于做題。另外，部分習(xí)題給出的參數(shù)較多，可邊審題邊繪制相關(guān)的簡圖輔助分析，結(jié)合給出的參數(shù)，構(gòu)建新情境、新知識與熟悉情境、舊知識間的關(guān)聯(lián)。

【例題2】一勻強(qiáng)電場的方向平行于xOy平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖2所示，三點的電勢分別為10V、17V、26V。下列說法正確的是（）

A. 電場強(qiáng)度的大小為2.5V/cm

B. 坐標(biāo)原點處的電勢為1V

C. 電子在a點的電勢能比在b點的低7eV

D. 電子從b點運(yùn)動到c點，電場力做功為9eV

本題主要考察電場強(qiáng)度、電勢、等勢面、電勢能。關(guān)鍵和難點是利用場強(qiáng)與電勢的關(guān)系求得場強(qiáng)大小。由于場強(qiáng)是矢量，電勢是標(biāo)量，常規(guī)解法是畫“線”先畫“勢”。設(shè)ac間與b點等電勢的點是d點，可求得dc=4.5cm。過c點作等勢線bd的垂線交bd于f，由幾何關(guān)系得cf=3.6cm，所以場強(qiáng)E===2.5（V/cm），故選項A正確;求場強(qiáng)也可利用其矢量性的優(yōu)勢，用正交分解方法求解：Ex===2（V/cm），Ey===1.5（V/cm）， 解得Ex==2.5（V/cm），，故選項A正確。勻強(qiáng)電場中同方向等距離的兩點電勢差相等，即?a-?0=?c-?b，解得?0=1V，故選項B正確;因為負(fù)電荷在電勢越高處電勢能越小，電子帶負(fù)電，所以電子在a點電勢能大于b點，故選項C錯誤;電子從b運(yùn)動到c，電場力做正功W=Ubc=9eV，故選項D正確。

3? 發(fā)揮想象，突破場強(qiáng)類題型

因為電場線是空間分布的，有些題型需要學(xué)生充分發(fā)揮想象。部分學(xué)生空間想象能力較差，解題時無從下手。為使學(xué)生更好地解答該類習(xí)題，教學(xué)中應(yīng)聯(lián)系生活實際，借助生活中的事物幫助學(xué)生在頭腦中形成清晰的印象，或者使用多媒體技術(shù)為學(xué)生立體、形象的呈現(xiàn)電場分布、電場線走向等。同時，教學(xué)中不能忽略傳授相關(guān)的解題思路，使學(xué)生在解題中做到：其一，結(jié)合題干描述的新情境，積極回顧相關(guān)的學(xué)習(xí)、生活經(jīng)驗，充分發(fā)揮想象，在頭腦中全面、清晰的呈現(xiàn)題干情境。其二，運(yùn)用所學(xué)進(jìn)行理性的分析，尤其在分析的過程中應(yīng)有理有據(jù)，不能主觀臆斷，如此才能保證分析結(jié)果的正確性。

【例題3】電子只受電場力作用，在下面哪種電荷產(chǎn)生的電場中可以做勻速圓周運(yùn)動（? ?）

A. 正點電荷? ? ? ? ?B. 負(fù)點電荷

C. 等量同種正電荷D. 等量異種電荷

題目要求電子做勻速圓周運(yùn)動，故要求電子所受合外力即電子所受電場力作為向心力，則電子所受電場力必須大小恒定方向始終指向圓心。所以應(yīng)該清楚這幾種電荷產(chǎn)生的電場中電場線的空間分布情況。易判斷選項A正確、選項B、D錯誤，但易漏選C選項。原因就是沒有清晰等量同種正電荷的電場的空間分布情景，在兩等量同種正電荷連線的中垂面上，到兩電荷連線中點O距離相等的各點場強(qiáng)大小都相等、方向都背離O點，則給電子合適的初速度，電子受電場力作用就可以在中垂面上以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，故選項C正確。

4? 把握原理，突破電容類題型

高中物理一些電容類習(xí)題較為新穎，會涉及一些新的原理，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)進(jìn)行分析。該類題型題干一般較長，部分學(xué)生審題較慢;部分學(xué)生對題干描述的原理不清晰，解題時頭腦一片空白。為使學(xué)生更好的解答該題，教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生夯實基礎(chǔ)，尤其在講解物理公式時應(yīng)為其深入的剖析公式中的參數(shù)以及參數(shù)間的因果關(guān)系，為其靈活應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。同時，為學(xué)生總結(jié)該類習(xí)題的解題思路，給其順利解題帶來良好指引。其一，通過審題，充分把握題干描述的新情境，把握其中的原理以及相關(guān)參數(shù)，掌握影響參數(shù)變化的因素;其二，積極回顧所學(xué)，找到其與所學(xué)知識的關(guān)聯(lián)，運(yùn)用所學(xué)的公式認(rèn)真計算，根據(jù)計算結(jié)果，做出正確的判斷。

【例題4】如圖3是一種電容式傳感器，可檢測塑料瓶中溶液深度的變化。瓶的底面半徑為r，外側(cè)壁涂有一層導(dǎo)電涂層，與瓶內(nèi)導(dǎo)電溶液構(gòu)成電容器的兩極。其中塑料為絕緣電介質(zhì)，壁厚為d，介電常數(shù)為ε。若某一段時間t內(nèi)有大小為I的電流從左向右流過電流計。若電源電壓恒為U，則（? ? ? ）

A.瓶中液面下降了

B.瓶內(nèi)液面上升了

C.瓶內(nèi)液面上升了

D.瓶中液面下降了

對學(xué)生而言該題目創(chuàng)設(shè)的情境較為陌生，但其中蘊(yùn)含的原理學(xué)生則較為熟悉，所以關(guān)鍵是物理模型的建立;這實際是平行板電容器;描述的過程是保持兩極間電壓不變，改變兩極板正對面積，從而改變電容，引起帶電量的改變。正確建模，問題就迎刃而解。

根據(jù)已知條件可知液體與瓶的外壁涂的導(dǎo)電涂層構(gòu)成了電容器。液面變化則說明公式C=中的正對面積發(fā)生變化。因電流從左向右流過電流計，可知這段時間電容器電荷量減小，而電勢差并未改變，所以推出應(yīng)該是電容變小，也就是瓶中液面下降。根據(jù)Δq=It，Δq=U·ΔC，ΔC=，ΔS=2πrh，可得Δh=，故選項A正確。

5? 總結(jié)

電場在高中物理中的重要性不言而喻，是高考的必考知識點。研究發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生雖然能很好的掌握基礎(chǔ)知識，但靈活應(yīng)用能力有待提高，尤其遇到情境較為新穎的電場類題型，難以打開思路。為避免這一情況的出現(xiàn)，提高學(xué)生解答新穎電學(xué)習(xí)題的能力，教學(xué)中應(yīng)做好新穎情境的積累與相關(guān)題型的匯總，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度，在課堂上為學(xué)生進(jìn)行針對性的講解，并鼓勵學(xué)生做好學(xué)習(xí)的總結(jié)，使其掌握相關(guān)的解題思路。