例谈电场强度与电势之间的关系

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  一、如何理解电场强度和电势的基本概念
  二、电场强度与电势之间的关系
  在电势的教学中,人教版选修3-1课本中第18页给出了这样一段话:电场线指向电势降低的方向,这一句话作为了绝大多数学生判断两点间电势的高低的基本方法,在课本的问题与练习中,第三题是这样的一题。
  3.根据图回答以下题目,然后进行小结。如何根据电场线来判断电场中两点电势的高低?
  (1)M,N是同一条电场线上的两点,哪一点电势高?
  (2)M,P是同一电场中不在同一条电场线上的两点,哪一点电势高?
  进而得出这样的结论:电势高的,电场强度不一定大;电场强度大的,电势不一定高,两者之间没有任何的关系。
  结论的结果的确是对的,但真的是电场强度E与电势φ之间没有任何联系吗?这是两个独立的物理量吗?
  三、电势与电场强度之间的关系
  它的意义是:电场强度在数值上等于沿电场方向上每单位距离上降低的电势。
  如何让学生正确地理解这句话?如果学生能够正确的理解这句话,那么,对于电势和电场强度之间的关系的理解将变得非常简单,在运用时也能正确地把准两者的关系,得出正确的结果。
  笔者认为,可以从两个方面或者说两种方法去理解这个问题:
  方法一:类比法
  我们可以回忆一下:加速度与速度之间的关系:
  如果我们把Δφ比作Δv,把Δd比作Δt,我们不难看出,两者之间的共通性。即:
  加速度反映的是速度在时间上的变化快慢。而电场强度E反映的是电势φ在空间上变化的快慢。
  方法二:图像法
  在人教版的《电场》第四章节中,课本为我们提供了以下三幅带电体周围的等势面和电场线的图片:
  在图片中,我们不难发现这样一种结论:电场线密的地方,等势线同样密集。
  我们知道,电场线的疏密反映了电场强度的大小,即电场线密的地方,电场强度E大。
  而等势线密集的地方则反映了在空间上电势降低得更快。这也不正是反映了电场强度和电势之间的关系吗?
  四、灵活运用
  笔者认为,物理概念的建立对于学生来说是非常重要的教学环节。学习概念,是为了能运用概念进行思维,运用概念解决问题。依据认识论的观点,一个完整的教学过程必须经过“由感性的具体上升到抽象的规定”和“再由抽象的规定发展到思维中的具体”这样两个科学抽象的阶段。因而概念的运用阶段也是物理概念教学不可缺少的环节。但要注意,练习的目的在于巩固深化概念,形成技能,培养分析问题、解决问题的能力。因此,选题要典型、灵活多样,对题目的挖掘、探讨要力求深入。将做习题与概念教学分离,甚至相对立,搞题海战术的做法,不仅浪费时间、浪费精力,还容易使学生形成呆板、机械、生搬硬套的思维习惯,不利于深化、活化概念,也不利于分析能力的提高。
  (作者单位 江苏省溧水高级中学)
  编辑 薛直艳
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