電場確實難學,難在那兒呢?主要難在以下幾個方面:
(一) 場強和電勢的概念比較抽象;對學生而言這兩個概念比較生疏,缺乏遷移的基礎;對概念的科學性認識不足。
(二)在重力、彈力、摩擦力的基礎上多了一種力,即電場力,由於正負電荷性質的差異,使得這種力的變化比重力、彈力、摩擦力更複雜;
(三)在重力勢能的基礎上多了一種勢能,即電勢能,由於正負電荷性質的差異,使得電勢能較重力勢能更複雜。
(四)場強相同時,等量異種電荷受力大小相同方向卻不同;電勢相同時,等量異種電荷的電勢能卻不相同;電場力都做正功時, 等量異種電荷的位移方向卻不同;但不論正負電荷,它們所受的電場力與運動的關係都服從牛頓運動定律和功能關係。顯然,物理情景較以前更複雜。
綜上所述,概念深奧、因素增多、物理情景複雜是電場難學的主要原因,但解題的大方法並沒有改變,只要能深刻理解並掌握電場的有關概念和規律、能熟練使用力學的解題思路和方法、勤於歸納總結,經過一定數量的練習,就能達到熟練的程度。
以下對學習要點作以概述。
學習要點
一.場強和電勢的概念
場強是對電場力性質的定量描述,場強只與電場本身有關,與試探電荷的大小、有無沒有關係。場強越大的地方,電荷受的電場力越大。
電勢是對電場能性質的定量描述,電勢也只與電場本身有關,與試探電荷的大小、有無沒有關係。由於電勢是用正的試探電荷來描述的,所以在電勢越高的地方,正電荷的電勢能越大。
電場線是對電場力性質的形象描述,場強越大的地方電場線越密,場強的方向沿電場線的切線方向;等勢面是對電場能性質的形象描述,由於等勢面間的電勢差一般是相同的,場強越大的地方等勢面也越密;電場線從高等勢面指向低等勢面,電場線與等勢面一定垂直。
二.電場中的功能關係
1.電場力做功與路徑無關
2.電場力做功與電勢能的關係: (與重力做功類似)
3.沿著電場的方向,電勢降落的最快
4.只有電場力做功時,電勢能與動能之和恆。只有重力、彈力和電場力做時,機械能和電勢能之和守恆。
三.場強與電勢的區別(特例分析)
1.場強相等處,電勢不一定相等。
例如:勻強電場中各處場強相等而電勢可以不等(也有相等之處)。
2.場強為零處,電勢不一定為零。
例如:兩等量同種點電荷連線的中點,場強為零而電勢不為零。
3.電勢為零處,場強不一定為零。
例如:兩等量異種點電荷連線的中垂面上離兩點電荷有限遠處,電勢為零而場強不為零。
4.場強大處,電勢不一定高。
例如:負點電荷的電場中,離電荷越近場強越大而電勢越低。
四.電場中的電荷(以等量異種電荷為例)
1.受力:大小相同,方向相反。
2.電勢能:絕對值相同,符號不同,正電荷,負電荷,差值
3.運動:正電荷沿電場方向(也是電勢降低的方向)運動,電勢能減小,反之…;
負電荷沿電場方向(也是電勢降低的方向)運動,電勢能增大,反之…。
學習方法提示:⑴學習中可先弄清正電荷受力和電勢能的變化情況,再反推到負電荷。
⑵一定要熟練掌握六種典型電場的電場線和等勢面的分布情況。
五.電容器的電容
電容的概念:電容是描述電容器容納電荷本領的物理量,只有在電壓相同的情況才可比較這種本領的大小。
兩種典型題型:電勢差不變;電荷量不變。
六.靜電感應
靜電感應的根本原因是電荷間的相互作用,導致了電荷的中和、移動或重新分布。
七.帶電粒子在電場中的運動
電學問題,力學方法。
從力學的角度看,多了一種力--電場力;多了一種能--電勢能。解題的基本方法仍是牛頓運動定律和能量轉化兩條途徑。
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