数字归纳在高中物理《静电场》中的应用 高中物理静电场知识点总结

　　摘 要： 高中物理《静电场》一章概念多、公式多、关系多，而且十分抽象难懂，记忆难，遗忘快，学生对本章的学习普遍存在畏难情绪。采用学生敏感的数字进行归类：“一种方法”、“两个定律”、“两种性质”、“三类公式”、“八种关系”，则非常醒目，能有效地帮助学生理解、记忆本章的知识，并指导学生解题。
　　关键词： 数字归纳 高中物理 静电场 公式 关系
　　一、引言
　　人教版高中物理选修3—1第一章《静电场》是整个电磁学的开篇，有许多基础的概念，对后续知识的学习起着铺垫作用。在高考中，本章具有非常重要的地位，自江苏省独立命题以来，每年高考题中均考一道静电场的选择题，且难度较大。计算题中带电粒子在电场中的运动与重力场、磁场的综合更是近几年高考的热点、难点，学好本章内容已成为在高考中取得优异成绩的关键。然而很多高中生在学完本章后认为本章内容太难，概念多、公式多、关系也多，而且十分抽象难懂，记忆难，遗忘快，因而对本章的学习普遍存在畏难情绪。
　　二、数字归纳法在《静电场》中的优势
　　我从事高中物理教学多年，深刻认识到要想学好本章必须从最基本的概念入手，理解并掌握各个物理量的定义及计算方法，理清各量之间的关系，熟记一些结论才能轻松应对静电场问题。在分析老版教材与新版教材中各概念之间的关系及顺序后发现，老版教材在电势、电势差的定义上与新版教材有较大不同。新版教材中概念的确立更显得自然，易接受，因为新版教材在各量之间的关系上过渡更自然，跨度更适中。受其启发，我认为要想更清晰、深刻地理解静电场，应重点从关系入手，巧妙分类。我看过不少同行写的文章，其中普遍提到了分类处理，但由于本章的概念太多，即使分了类也不易记全、记住，故结合学生的记忆特点，在分类中巧妙地使用一些数字，可收到事半功倍的效果。
　　三、《静电场》章节的数字归纳应用
　　总体来说一章的内容可概括为：“一种方法”、“两个定律”、“两种性质”、“三类公式”、“八种关系”。由于学生对数字比较敏感，故总结中均用到了数字，其作用为使学生在课后理解时自我检查有没有重或漏，从而提高学习效率。
　　1.“一种方法”即类比的方法
　　用好类比法有助于理解新的概念，新教材知识线索的设计非常有利于知识的类比。比如：等势面与等高线的；电容器和盛水容器，电容和盛水容器的截面积的类比；带电粒子垂直进入电场后的偏转运动与平抛运动的类比，等等。根据静电场与重力场的相似性，用类比推出静电场的一些性质，在类比电场强度的定义式后可得出电势的定义式。从而有助于解决带电粒子在电场中的电势能变化时，只要分析电场力做功即可，这是一个基本的功能关系，解题时能够一针见血、快速突破。对于一些物理量的定义很多学生不太在意，总认为公式记住了，能做题就是了。其实不然，从表二中可以看出本章有好多这种比值定义的物理量，而且它们一般都有相同的特点，即该比值定义的物理量与定义式中的分子、分母无关，它是由电场自身决定的。并且可以把这个结论推广至其他章节，如加速度的定义式a=、电阻的定义式R=、电容的定义式C=等。巧妙地利用类比，把这些物理量归为一类，对于做一些概念性的判断题是非常实用的。
　　2.“两个定律”即电荷守恒定律和库仑定律
　　这两个定律在电场与静力学综合的问题处理上有重要的地位。库仑定律和电荷守恒定律的经典应用题在试卷上出现的频率很高，考查对基础知识的掌握程度，对两个定律比较熟悉的同学可以正确、快速地突破。也有库仑定律与动力学的综合题，以库仑定律为基础判断出两个电荷之间的作用力变化再由牛顿运动定律求解，可见库仑定律是突破的关键。
　　3.“两种性质”与“三类公式”
　　“两种性质”即电场力的性质和能的性质。力的性质包括电场强度、电场力、电场线；能的性质包括电势、电势差、电势能、电场力做功。由于概念繁多，不易理清，故设计以公式辅助理解概念的方法，将公式分为三类，即“三类公式”——定义式、决定式、关系式。将电容器的公式也包含在内，可归纳如下：定义式：（1）电场强度E=，（2）电势φ=，（3）电势差U=，（4）电容C=；决定式：（1）真空中点电荷场强的决定式：E=k，（2）平行板电容器电容的决定式：C=；关系式：（1）电场力与场强的关系式：F=qE，（2）匀强电场电势差与场强的关系式：U=Ed，（3）电势能与电势的关系式：E=qφ，（4）电场力做功与电势差的关系式：W=qU，（5）电势差与电势的关系式：U=φ-φ，（6）电场力做功与电势能变化的关系式：W=-△E。
　　将定义式与决定式放在一起，能更好地理解比值定义的物理量在定义式中不能说与分子成正比与分母成反比；而在决定式中则清晰地表明了它的决定因素，故可以有正比、反比之说，从而能更深刻地理解概念。
　　4.八大关系
　　仔细分析上表格的第三栏的关系式发现很多是前面定义式的变形，对此有些同学不以为然，认为只要记住定义式即可，关系式自己可以去推。这种想法当然无可厚非，只不过这样做对各量之间关系的理解就略显不足了，不利于具体问题的处理。故我将它单独列出，并配以两个常用的工具——电场线与等势面之间的关系，总结为八大关系，即：（1）电场力与场强的关系式：F=qE；（2）匀强电场电势差与场强的关系式：U=Ed；（3）电势能与电势的关系式：Ep=qφ；（4）电场力做功与电势差的关系式：W=qU；（5）电势差与电势的关系式：U=φ-φ；（6）电场力做功与电势能变化的关系式：W=-△E；（7）电场线与电势的关系：顺着电场线方向电势降低；（8）电场线与等势面的关系：电场线与等势面处处垂直，且由电势高的等势面指向电势低的等势面，且等势面密集处电场线密集却电场强度也大，反之亦然。有了这些关系，静电场的选择题一般可以顺利突破，举例如下。
　　例题1（09年江苏）：空间某一静电场的电势φ在x轴上分布如图所示，x轴上两点B、C点电场强度在x方向上的分量分别是E、E，下列说法中正确的有（?摇 ?摇）