安徽省定遠(yuǎn)縣定遠(yuǎn)中學(xué) 吳 坦

一、關(guān)于“靜電力做功的特點(diǎn)”的教學(xué)

通過(guò)教學(xué)最主要的是要使學(xué)生了解電場(chǎng)力做功的特征：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，跟電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)。這是建立電勢(shì)概念的根據(jù)，重點(diǎn)是和學(xué)生講清：對(duì)于非勻強(qiáng)電場(chǎng)，該結(jié)論同樣適用。由于電荷有正負(fù)，當(dāng)正負(fù)電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，對(duì)于電場(chǎng)力做功的正負(fù)問(wèn)題，要使學(xué)生搞清楚，因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題與電勢(shì)能和電勢(shì)有密切關(guān)系。

二、關(guān)于電勢(shì)能的教學(xué)

由于靜電場(chǎng)和重力場(chǎng)都是有勢(shì)場(chǎng)，它們?cè)诤芏喾矫嫘再|(zhì)相同，同時(shí)，學(xué)生對(duì)于在重力場(chǎng)中移動(dòng)物體做功和重力勢(shì)能都比較熟悉，因此，在教學(xué)中可以將兩種場(chǎng)進(jìn)行類比，以幫助學(xué)生理解電勢(shì)能的概念。在類比之前，最好先復(fù)習(xí)一下物體在重力場(chǎng)作用下移動(dòng)做功和勢(shì)能變化情況。然后，再用它來(lái)和靜電場(chǎng)進(jìn)行類比，最后過(guò)度到研究電荷的電勢(shì)能。

要使學(xué)生明確：電荷q的電勢(shì)能是由電荷與建立電場(chǎng)的電荷Q所共有的，通常說(shuō)“電荷的電勢(shì)能”總是指電荷q與電場(chǎng)的相互作用所共同具有的電勢(shì)能。此外，電荷q在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能還與該電荷的電量、位置和種類（即正負(fù)）這三個(gè)因素有關(guān)。

在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)正、負(fù)電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功的問(wèn)題進(jìn)行分析，并使他們從功與能量關(guān)系上來(lái)理解電勢(shì)能的增減。例如，+q受電場(chǎng)力作用沿著電場(chǎng)方向移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減少；+q逆著電場(chǎng)方向移動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加。-q受電場(chǎng)力作用沿著電場(chǎng)方向移動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增加；-q逆著電場(chǎng)方向移動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電荷的電勢(shì)能減少。然后說(shuō)明，電勢(shì)能的變化正是以電場(chǎng)做功來(lái)量度的，電場(chǎng)力做多少功，電勢(shì)能就增減多少，可與重力場(chǎng)做功進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生容易接受。

三、關(guān)于電勢(shì)的教學(xué)

當(dāng)學(xué)生對(duì)電荷的電勢(shì)能有力較明確的認(rèn)識(shí)后，就可以進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生作如下的討論：

如有正電荷q在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，它具有的電勢(shì)能為Ep；當(dāng)電荷的電量增加為2q時(shí)，其電勢(shì)能就變?yōu)?Ep，當(dāng)電荷的電量增加為3q時(shí)，其電勢(shì)能就變?yōu)?Ep……，但是，對(duì)電場(chǎng)中某點(diǎn)來(lái)說(shuō)，比值，……與電荷無(wú)關(guān)，而是僅與電場(chǎng)的性質(zhì)有關(guān)的不變量。在電場(chǎng)中的不同點(diǎn)，這個(gè)比值不同，因此這個(gè)比值可以用來(lái)描述電場(chǎng)能的性質(zhì)，我們把比值定義為電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)，即，如同場(chǎng)強(qiáng)E一樣，也反映著電場(chǎng)的性質(zhì)。

學(xué)生往往會(huì)認(rèn)為：電勢(shì)與電荷的電勢(shì)能成正比，和電荷q的電量成反比，其實(shí)在電場(chǎng)中某點(diǎn)所放置的電荷的電量q越多，q的電勢(shì)能也越大，所以EP與q的比值為一定值，即電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)是恒定的。因此電勢(shì)也和電場(chǎng)強(qiáng)度一樣，它和檢驗(yàn)電荷的大小及有無(wú)都沒(méi)有關(guān)系，而是電場(chǎng)的又一重要客觀特征。

電場(chǎng)中電勢(shì)相同的點(diǎn)構(gòu)成的面稱為等勢(shì)面。等勢(shì)面的引入和電場(chǎng)線的引入一樣，能使學(xué)生對(duì)整個(gè)電場(chǎng)電勢(shì)的分布有形象的了解。

對(duì)于“在同一等勢(shì)面上任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功”“等勢(shì)面一定和電場(chǎng)線垂直”以及電場(chǎng)線“總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面”等結(jié)論，都可以根據(jù)等勢(shì)面的定義和電場(chǎng)力做功的知識(shí)由學(xué)生自己得到，不必一定由教師過(guò)多講解。

四、關(guān)于電勢(shì)差、電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的教學(xué)

1.當(dāng)學(xué)生對(duì)電勢(shì)的概念有了一定的認(rèn)識(shí)后，就可自然地得出A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)之差就叫電勢(shì)差這一結(jié)論。電荷q在電場(chǎng)中由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功

2.在進(jìn)行電勢(shì)差跟電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系的教學(xué)時(shí)，首先要總結(jié)一下電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差都是描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量。電場(chǎng)強(qiáng)度是從電場(chǎng)力的性質(zhì)方面來(lái)描述的，電勢(shì)差是從電場(chǎng)力做功的電場(chǎng)的能的性質(zhì)方面來(lái)描述的。這兩個(gè)物理量從不同的側(cè)面來(lái)描述同一電場(chǎng)，而且力和功本身又有密切聯(lián)系，因此。電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間必然存在著密切聯(lián)系。

在推導(dǎo)E和U的關(guān)系式之前，可以讓學(xué)生將勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面都形象地畫出來(lái)，如圖所示，以幫助學(xué)生對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間的關(guān)系的理解。通過(guò)對(duì)AB、AC、AD方向電勢(shì)降低的分析，著重指出：場(chǎng)強(qiáng)的方向就是電勢(shì)降落最快的方向。對(duì)于電勢(shì)差和電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系式的推導(dǎo)，學(xué)生是不難接受的，重要的是要使學(xué)生理解它的物理意義。

公式UAB=Ed是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中推導(dǎo)出來(lái)的，只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)的計(jì)算，不能用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)的計(jì)算。公式中的d不是任意兩點(diǎn)間的距離，而是沿電場(chǎng)方向上的兩點(diǎn)間的距離，如圖所示。對(duì)AD或AC來(lái)說(shuō)，此時(shí)d不是AD或AC線段的長(zhǎng)度，而是它們?cè)谘仉妶?chǎng)方向上的投影。

因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度難以直接測(cè)出，而電勢(shì)差卻很容易由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，根據(jù)就可以算出電場(chǎng)強(qiáng)度的值，所以這個(gè)公式在實(shí)際應(yīng)用上是很重要的。

應(yīng)該說(shuō)明：電場(chǎng)強(qiáng)度的單位也可以用v/m來(lái)表示，它與N/c是相同的。

以上是筆者在自己的實(shí)際教學(xué)中的一點(diǎn)感悟，歡迎同行不惜吝教。