陳健

【摘要】文章針對(duì)高中物理的概述，從電場(chǎng)問題和靜力問題的解題思路及方法、具體示例等方面進(jìn)行分析，結(jié)果證實(shí)：在高中物理教學(xué)中，夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握解題技巧，可提高學(xué)生的解題能力，提升物理學(xué)習(xí)素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】高中物理;電場(chǎng)與靜力問題

在高中物理教學(xué)中，電場(chǎng)、靜力是非常重要的部分，解決電場(chǎng)、靜力學(xué)難題是考生拿分的必要技能.由于高中物理知識(shí)抽象，難度大，學(xué)生僅掌握概念、公式是無法獲得高分的.因此，教師應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生的習(xí)題訓(xùn)練，幫助掌握解題技巧.現(xiàn)結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，就電場(chǎng)和靜力問題進(jìn)行簡(jiǎn)要論述.

1 高中物理的概述

高中物理是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)科目.在大多數(shù)省份，物理是會(huì)考和高考科目，在高中學(xué)習(xí)中占據(jù)重要地位.

分析物理課程的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：

①理解加深.高中物理教學(xué)中，需要深度理解物理知識(shí)，定量計(jì)算相關(guān)知識(shí)，如核能、動(dòng)能概念等.

②知識(shí)廣，范圍大.教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)擴(kuò)大物理知識(shí)范圍，學(xué)習(xí)初中未學(xué)的內(nèi)容，如動(dòng)量定理、萬有引力定律等.

③知識(shí)應(yīng)用能力高.高中生不只要學(xué)習(xí)物理知識(shí)，還要提高物理知識(shí)的應(yīng)用能力，特別是解題能力，同時(shí)還要學(xué)習(xí)常用的研究方法[1].

2 高中物理電場(chǎng)問題的解題思路和方法

2.1 電場(chǎng)問題解題思路和方法

2.1.1 找到問題的核心知識(shí)點(diǎn)

在高中物理電場(chǎng)內(nèi)容考查中，主要考查靜電場(chǎng)方面的知識(shí).從考查內(nèi)容分析，和出題要求相符的知識(shí)點(diǎn)比較少，涉及電容和電容器、電勢(shì)和電勢(shì)能的聯(lián)系等，差異性大.舉例電勢(shì)能和電容，實(shí)際考查中，雖然對(duì)電容器的電場(chǎng)做功進(jìn)行考查，但是題目多和電容器有關(guān).

從當(dāng)前來看，極少考查電容器方面，出題時(shí)大多借助電容器產(chǎn)生電場(chǎng)（勻強(qiáng)），在其中另外施加勻強(qiáng)電場(chǎng)（垂直方向），最后的考查問題是電荷穿過金屬板時(shí)需要施加的電場(chǎng)強(qiáng)度.這類問題中，電場(chǎng)做功是核心知識(shí)點(diǎn)，電容器只起輔助作用.

2.1.2 公式方程的變形

當(dāng)前，很多高中生在學(xué)習(xí)電場(chǎng)知識(shí)時(shí)只背誦公式，但知識(shí)考查需要對(duì)公式進(jìn)行變形，并和其他知識(shí)相結(jié)合.

例如 電勢(shì)能.基本公式W=Fcosθ|AB|，式中F表示電荷受力，|AB|cosθ表示電荷在力方向上的移動(dòng)情況.

實(shí)際考查中，該公式具有局限性，一般來講電荷移動(dòng)路徑不規(guī)則，應(yīng)采用積分學(xué)知識(shí)計(jì)算電荷的移動(dòng)距離，需要學(xué)生進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，才能具備方程變形能力.

2.1.3 和物理模型聯(lián)系

由于人們無法直接預(yù)測(cè)靜電場(chǎng)，為了能掌握和運(yùn)用靜電場(chǎng)方面的知識(shí)，應(yīng)建立靜電場(chǎng)模型，涉及電場(chǎng)線、勻強(qiáng)電場(chǎng)等勢(shì)線.其中，勻強(qiáng)電場(chǎng)是一個(gè)重難點(diǎn)，因?yàn)樵诳疾殡妶?chǎng)知識(shí)時(shí)，為體現(xiàn)出知識(shí)的全面性，需要在靜電場(chǎng)知識(shí)中引入其他知識(shí).

例如 動(dòng)力學(xué).若解題期間發(fā)現(xiàn)題目涉及金屬板等關(guān)鍵詞，應(yīng)立即找尋知識(shí)點(diǎn)，建立金屬板模型，按要求在金屬板上放置電荷，模擬電荷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，得出解題思路[2].

2.1.4 分析電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

在電場(chǎng)問題解決過程中，應(yīng)重點(diǎn)分析電荷的運(yùn)動(dòng)情況，理清電荷的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與軌跡，加深學(xué)生對(duì)電荷知識(shí)的理解，提高解題能力.

首先，明確解題對(duì)象，即找尋帶電體;其次，對(duì)帶電體的外力、受力情況進(jìn)行分析，結(jié)合題目的相關(guān)要求，著重分析物理過程，討論可能會(huì)出現(xiàn)的情況，并找出題目中的潛藏信息;最后，選擇符合要求的公式，引入物理量，得出最終結(jié)果.

2.1.5 找尋限制條件

在電場(chǎng)知識(shí)考查期間，和其他知識(shí)的聯(lián)系越發(fā)緊密，最常見的是電場(chǎng)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的結(jié)合，需要找尋知識(shí)點(diǎn)的限制性條件解題.

例如 水平方向放置兩塊金屬板，分別連接電源的正負(fù)極.同時(shí)，水平方向均勻的施加電場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子在上金屬板左端，求水平電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)是多少時(shí)，才能從下金屬板右端射出帶電粒子.

問題解答期間，先結(jié)合電容器原理求解豎直方向的場(chǎng)強(qiáng)，得出帶電粒子（豎直方向）的受力值，繼續(xù)求解帶電粒子的加速度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間，該時(shí)間就是題目的限制性條件.

在該題目中，金屬板長(zhǎng)度是已知條件，因此可解出帶電粒的加速度、受力情況和場(chǎng)強(qiáng).

此類題目解題期間，應(yīng)找尋知識(shí)點(diǎn)的連接點(diǎn)，將其作為限制性條件，指導(dǎo)學(xué)生解題.

2.2 具體示例

將電荷量為+Q的小球放在金屬球（不帶電）附近，電場(chǎng)線分布見圖1.金球表面電勢(shì)相等，a、b是電場(chǎng)中的兩個(gè)點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)之間的關(guān)系.結(jié)合題目，給出以下選項(xiàng)：

（A）a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn).

（B）a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn).

（C）檢驗(yàn)電荷-q在a點(diǎn)的電勢(shì)大于b點(diǎn).

（D）檢驗(yàn)電荷-q從a點(diǎn)移至b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功.

分析方法 讓學(xué)生分析圖形，將抽象內(nèi)容化為具體內(nèi)容，借助圖象圖形分析問題，能幫助學(xué)生理解題目和解題，加快做題速度.若有的題目沒有圖象，需要學(xué)生自行畫圖.

試題分析 電場(chǎng)線的疏密情況和場(chǎng)強(qiáng)大小相關(guān).分析圖1發(fā)現(xiàn)，a點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大于b點(diǎn)，因此A選項(xiàng)正確;a點(diǎn)電場(chǎng)線從Q點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到金屬球，a點(diǎn)電勢(shì)比金屬球的電勢(shì)高.b點(diǎn)電場(chǎng)線從金屬球出發(fā)，金屬球的電勢(shì)比b點(diǎn)高，即a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)，因此B選項(xiàng)錯(cuò)誤;電勢(shì)越高，負(fù)電荷電勢(shì)能就越小，即a點(diǎn)電勢(shì)能小于b點(diǎn)，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤.

上述得知，-q在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于b點(diǎn)，將其從a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到b點(diǎn)，電勢(shì)能會(huì)增大，此時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，因此D選項(xiàng)正確.綜合前面3個(gè)選項(xiàng)，本題選擇AD選項(xiàng).

2.3 電場(chǎng)問題的注意事項(xiàng)

在電場(chǎng)問題中，電容器應(yīng)引起學(xué)生的重視.在直流電路中，電容器始終處于斷路狀態(tài)，兩板的電壓等同于和其并聯(lián)的電器電壓[3-4].若電容器和電源相連，通過對(duì)兩板間距和面積的改變，對(duì)平行板電容器的帶電量進(jìn)行改變，但電壓始終不變.若電容器和電源斷開，移動(dòng)平行板，帶電量維持原樣，但電壓會(huì)變化.

一般情況下，電容器的電場(chǎng)屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)，電荷在只電場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng).

3 高中物理靜力問題的解題思路及方法

3.1 靜力問題解題思路和方法

3.1.1 建立力學(xué)模型

在高中物理中，靜力方面的知識(shí)點(diǎn)是摩擦力和彈力，重難點(diǎn)是力的分解與合成.

解題過程中，應(yīng)結(jié)合題目?jī)?nèi)容和要求建立力學(xué)模型，主要包括：

①滑塊與水平面，適用于水平面的分析，模型建立過程中，應(yīng)觀察題目是否有光滑水平面關(guān)鍵詞，若沒有應(yīng)在模型建立時(shí)充分考慮摩擦力.

②斜面和滑塊，這類問題比較復(fù)雜，對(duì)于大多數(shù)學(xué)生而言，力的分解難度大，而且多數(shù)題目涉及摩擦力，因此在對(duì)重力進(jìn)行分解時(shí)，應(yīng)沿著斜面方向分解.在力學(xué)模型中，其是一種比較重要的分解模型[5].

3.1.2 保證力的完整性

靜力問題分析和解決過程中，應(yīng)保證受力完整，研究物體受力.具體解題中，先找尋關(guān)鍵詞，例如勻速、光滑平面等，基于關(guān)鍵詞建立模型，判斷靜力是否處于平衡狀態(tài).

隨后，對(duì)模型進(jìn)行研究，分析是否有摩擦力及摩擦力的方向和大小，進(jìn)而保證物體受力的完整性[6].有些情況下，靜力問題存在“陷阱”，主要體現(xiàn)在相關(guān)參數(shù)、力的方向.

3.1.3 物體達(dá)到平衡條件

例如 以質(zhì)點(diǎn)為例，若某個(gè)質(zhì)點(diǎn)受外力影響，保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)，那么該質(zhì)點(diǎn)的加速度為0，處于平衡狀態(tài).要想使質(zhì)點(diǎn)達(dá)到平衡，必要條件為∑F=0，正交分解后得出∑Fx=0，∑Fy=0.

對(duì)于具體物體來講，平衡條件下無水平和豎直加速度，因此∑Fx=0，∑Fy=0.

若物體同時(shí)受3個(gè)力，并且處于平衡狀態(tài)，那么這些力一定有共同點(diǎn)，能形成封閉的三角形.同時(shí)，其中2個(gè)力的合力等同于另外的力，并且方向相反[7].

3.2 具體示例

3.2.1 案例1

如圖2 所示，為鋼架的約束反力.以鋼架為研究對(duì)象，對(duì)受力情況進(jìn)行分析.

已知∑Fx=0：FAX-qb=0，

∑Fy=0：FAX-P=0，

∑MA（F）=0：MA-Pa-1/2qb2=0，

解得FAX=qb，F(xiàn)AY=P，MA=Pa+1/2qb2.

3.2.2 案例2

已知一物靜塊止放在粗糙的斜面上，用水平向右的推力推動(dòng)物塊，物塊仍靜止.從以下選項(xiàng)中求正解：

（A）斜面對(duì)物塊的支持力變小.

（B）斜面對(duì)物塊的支持力變大.

（C）斜面對(duì)物塊的摩擦力變小.

（D）斜面對(duì)物塊的摩擦力變大.

分析物體的受力圖，由于尚不知道摩擦力的方向.從正交分解法分析，在垂直斜面方向，斜面多出F分量，因此斜面會(huì)增加對(duì)物塊的支持力，但無法確定F在斜面的分量和重力G在斜面上的大小關(guān)系.因此，無法確定斜面對(duì)物體的靜摩擦力和方向，所以B選項(xiàng)正確.

4 結(jié)語

綜上所述，高中階段，很多學(xué)生對(duì)物理的印象是知識(shí)點(diǎn)多、復(fù)雜，電場(chǎng)、靜力是物理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，習(xí)題綜合性強(qiáng)，涉及物理知識(shí)多，難度大，并且易和其他概念相混淆.

實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)大綱和要求，向?qū)W生講解基礎(chǔ)理論知識(shí)，總結(jié)解題思路和方法，讓學(xué)生在熟練掌握相關(guān)內(nèi)容的同時(shí)，加深對(duì)電場(chǎng)、靜力學(xué)的認(rèn)知，提高解題能力和速度.

本文通過相關(guān)分析和探討，闡述了電場(chǎng)和靜力問題的解題方法，希望能為各位同仁提供可靠參考.

參考文獻(xiàn)：

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[3]周紅娜.高中物理電場(chǎng)知識(shí)解題規(guī)律總結(jié)[J].科學(xué)咨詢，2020（27）：171.

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