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“靜電場(chǎng)”學(xué)習(xí)指導(dǎo)

2018-03-06 17:11孫鐵斌
新高考·高一物理 2017年7期
關(guān)鍵詞:電場(chǎng)力靜電場(chǎng)電勢(shì)

孫鐵斌

同學(xué)們,靜電場(chǎng)這一章是選修3系列的第一章,是高中階段電學(xué)內(nèi)容的開始。這一章的內(nèi)容是高中階段基礎(chǔ)的內(nèi)容之一。它既是電磁學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ),又是光學(xué)等其他物理學(xué)知識(shí)的重要基礎(chǔ)。本章的特點(diǎn)是:概念多,易混淆;關(guān)系多,常顛倒;方法多,難掌握。常令初學(xué)者頭疼。為使得我們?cè)趯W(xué)習(xí)靜電場(chǎng)知識(shí)時(shí)能較順利的進(jìn)行,在此,給同學(xué)們提出以下幾點(diǎn)建議,供同學(xué)們參考。

—、重視物理實(shí)驗(yàn)

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理教學(xué)中極其重要的手段,實(shí)驗(yàn)是獲得直接經(jīng)驗(yàn)的重要途徑,實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度、感悟科學(xué)方法、形成科學(xué)觀念的重要過程。 靜電場(chǎng)這章的物理概念非常抽象,電場(chǎng)是客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài),看不見摸不著,比較抽象,所以電場(chǎng)所涉及的概念在我們理解層面上是有難度的,學(xué)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)能夠幫助我們從感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)過渡的一個(gè)橋梁就是物理實(shí)驗(yàn),我們從真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中能獲取更多的感性材料來積累豐富自己的物理表象。靜電場(chǎng)這一章有許多物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙o我們豐富的形象,使得原來很困難的思維活動(dòng)得以順利進(jìn)行。比如:用驗(yàn)電器檢驗(yàn)?zāi)Σ吝^的物體是否帶電時(shí),把絲綢摩擦過的玻璃棒接觸驗(yàn)電器的金屬球(桿),金屬箔片張開一個(gè)小角度的現(xiàn)象;利用驗(yàn)電羽演示電力線時(shí),將兩個(gè)相同的驗(yàn)電羽各與起電機(jī)一^端相連,并使他們帶上異號(hào)的電荷,然后驗(yàn)電羽移近觀察到的現(xiàn)象;通過在電場(chǎng)中放入輕小的帶電體,看到物體的偏移的現(xiàn)象等等。這些物理表象為我們想象提供了基礎(chǔ),為物理概念的引入提供了一個(gè)契機(jī)。

在物理實(shí)驗(yàn)過程中我們要學(xué)會(huì)細(xì)心觀察,注意有什么現(xiàn)象出現(xiàn),并要在觀察老師的演示實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)自己設(shè)計(jì)更佳的實(shí)驗(yàn)方案,自己摸索探究方法,自主擬訂實(shí)驗(yàn)步驟,自行論證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。找出規(guī)律性的東西,也就是事物的本質(zhì),從而上升為理性認(rèn)識(shí)。由此促進(jìn)我們自身物理學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、理解基本概念

物理概念不僅是物理知識(shí)的重要組成部分,同時(shí)也是構(gòu)成物理規(guī)律、建立物理公式的前提和基礎(chǔ)。所以,對(duì)物理概念的理解和認(rèn)識(shí)是我們進(jìn)行物理學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)。

本章的基本概念是電場(chǎng)的概念及描述電場(chǎng)特性的物理量。在這一章學(xué)習(xí)中我們面對(duì)眾多的新概念,要注意以下幾點(diǎn):

第一,要知道概念中主要涉及兩類。一類是僅與電場(chǎng)有關(guān)的,如電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)差、電場(chǎng)線等;另一類是既與電荷又與電場(chǎng)有關(guān),如電場(chǎng)力、電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功等。

第二,要學(xué)會(huì)區(qū)分矢量、標(biāo)量及其處理方法。本章中涉及力方面的物理量如電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量。涉及矢量的計(jì)算大都是米用大小、方向分開處理的方法。本章中涉及能方面的物理量如電勢(shì)、電勢(shì)差、電功、電勢(shì)都是標(biāo)量。涉及標(biāo)量的計(jì)算大都是采用大小、正負(fù)一起處理的方法。

第三,要清楚各公式適用條件。如在求電場(chǎng)強(qiáng)度E的三個(gè)公式中,公式E=F/q為定義式,適用于一切電場(chǎng)且E與q大小、正負(fù)、有無均無關(guān);公式E=kQ/r2為決定式,適用于真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng),E由Q產(chǎn)生,Q為場(chǎng)源電荷;公式E=U/d為關(guān)系式,僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng),d為兩點(diǎn)沿電場(chǎng)方向的距離。

第四,要準(zhǔn)確識(shí)別幾組關(guān)系。如電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)力的關(guān)系;電勢(shì)能與電勢(shì)的關(guān)系;電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系;電場(chǎng)線與等勢(shì)面的關(guān)系;電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系等等。

“合抱之木,生于毫末;九層之臺(tái),起于壘土;千里之行,始于足下。”老子簡(jiǎn)練之語,透出對(duì)自然人生的參悟,也適合指引我們對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí):世間任何事情都是要從第一步慢慢積累,只有經(jīng)過不懈的努力,最終才能有所成就。在本章的學(xué)習(xí)中我們必須關(guān)注基本概念,要知道“越是基礎(chǔ)的越是重要的”,因?yàn)榛A(chǔ)是事物發(fā)展的根本和起點(diǎn)。所有的發(fā)展都是建立在一定的基礎(chǔ)之上,所有的認(rèn)識(shí)都是建立在一定的基礎(chǔ)之上,所有的能力都是建立在一定的基礎(chǔ)之上。

三、構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

物理學(xué)的知識(shí)雖然繁雜,但并不都是孤立的,只要我們?cè)趯W(xué)習(xí)中潛心研究、細(xì)心揣摩,就可以將所學(xué)零散、瑣碎的知識(shí)點(diǎn)串連起來,形成一系列脈絡(luò)清晰、言簡(jiǎn)意明、便于理解與記憶的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)這一章,我們要在頭腦中努力將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)連接起來,形成統(tǒng)一的整體,有清晰的知識(shí)線索,才可以避免知識(shí)的簡(jiǎn)單堆砌。這將有利于我們充分挖掘知識(shí)間的聯(lián)系,在頭腦中形成良好的思維通道,從整體上理解和記憶本章的內(nèi)容,這也是同學(xué)們獲得新知識(shí)的一條有效途徑。對(duì)靜電場(chǎng)這一章的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖,現(xiàn)從知識(shí)的系統(tǒng)性方面處理如下圖,供同學(xué)們學(xué)習(xí)時(shí)參考,部分同學(xué)或許能從中受到啟發(fā),自己親手整理建立一個(gè)從不同角度(如從力的角度、功和能量的角度、運(yùn)動(dòng)的角度、圖象的角度、科技應(yīng)用的角度等等)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖。

四、掌握物理方法

所謂物理方法就是運(yùn)用現(xiàn)有的物理知識(shí)對(duì)物理問題做深人研究,找到解決物理問題的基本思路與方法。掌握了物理方法,將會(huì)幫助我們進(jìn)行高效地學(xué)習(xí),取得良好的學(xué)習(xí)效果。

如比值定義法,作為構(gòu)建物理概念的重要方法之一,無論是在初中還是高中學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)都是得到充分體現(xiàn),我們?cè)趯W(xué)習(xí)靜電場(chǎng)中比荷、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電容等概念時(shí)就是用此法構(gòu)建。如類比方法在靜電場(chǎng)中的運(yùn)用,通過將靜電場(chǎng)與重力場(chǎng)進(jìn)行類比,就將靜電場(chǎng)這一抽象的概念與我們頭腦中已有的關(guān)于重力場(chǎng)的知識(shí)溝通起來,使靜電場(chǎng)這一抽象概念更加具體化,能更加輕松、準(zhǔn)確地掌握靜電場(chǎng)的本質(zhì),突破了理解難點(diǎn)。學(xué)習(xí)中我們?nèi)绻軐⑿赂拍顣r(shí)常與以前通過比值定義法定義的物理量速度、加速度等進(jìn)行類比,就能更加深刻理解這些概念的內(nèi)涵,掌握得會(huì)更加牢固。

靜電場(chǎng)知識(shí)構(gòu)建共用了四種主要物理方法,分別是直接定義法、比值定義法、類比法、模型法。靜電場(chǎng)知識(shí)應(yīng)用部分內(nèi)容主要用到了十種物理方法,分別是:假設(shè)法、類比法、正交分解法、臨界法、隔離法與整體法、相似三角形法、等效法、對(duì)稱法、控制變量法、圖象法。在我們學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)知識(shí)時(shí)只有掌握了解決問題的一些物理方法,才能更巧妙、快捷地解決相關(guān)問題,提高知識(shí)的遷移能力和解決問題的能力。只有在掌握方法的同時(shí)才能夠更深入、準(zhǔn)確地理解知識(shí),舉一反三、融會(huì)貫通。

同學(xué)們,一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)的高低,很大程度上看他在研究問題、解決問題的過程中采用什么樣的方法。多年以后,我們可能在不同的崗位上從事著與物理學(xué)不相關(guān)的工作,忘記了曾經(jīng)做過的物理實(shí)驗(yàn)和學(xué)過的物理概念,但是在學(xué)習(xí)物理學(xué)中所掌握的物理方法將終身陪伴我們,影響我們,成就我們。endprint

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