巧用类比法学好静电场

贺蓬勃

类比法就是把相近或相似的东西，通过比较而达到触类旁通。由于电场力和重力都属于场力，做功都与路径无关，只与初末状态位置有关。为此，笔者在讲述静电场一章时，运用类比法使学生豁然开朗、触类旁通。下面系统进行介绍。

1.重力加速度与点电荷场强。

A.根据万有引力和重力关系，质量为m的物体放在距离地面为r处时，有                 则可以得到：

①

B.点电荷q放在场源电荷Q形成的电场中，且距Q为

r的某点。则Q在该点产生的场强                                              即有：

②

对比以上两式①②可以看出，E，g都是r的函数，且都成平方反比规律;Q为电场源，M为重力源，两式结构规律非常相似。

2.重力勢能与电势能。

①从概念上来讲，重力势能是物体在重力场中由于相对地球位置而具有的能量。电势能则是由于带电体在电场中由于相对场源电荷的位置而具有的能量。

②两者都对系统而言，重力势能是物体与地球系统所具有的能量，电势能是试探电荷和电场组成系统所共有的。

③两者都具有相对性，都与零势能面的选择有关。

3.地势（即高度）与电势。

重力场中某点的地势（即高度）可以表示为：

电场中某点电势则表示为：

地势、电势，两个物理量都是从能的角度描述场的。与场中是否放入物体（试探电荷）无关。

地球是引力场，可以类比负场源电荷电场（见下图）

左右两图类比，从以下几点理解：

①沿电场线方向，电势逐渐降落且场线（电场线、重力场线）沿相应势（地势、电势）降落最快的方向;

②取无穷远处为零势面：负电荷周围电场线都小于零;正电荷周围电势都大于零。

4.等高线与等势面。

等高线（图1）                  类比成（图2）

还原成（图3）

拓展成（图4）和（图5）

通过以上类比，学生对于以下的规律可以较准确地把握，较深刻地理解：

① 等势面垂直于电场线;

② 电场线是从力的角度描述电场，等势面则从能的角度描述电场;

③ 场力做功由初末态的势差决定。重力场中，物体由A移动到B重力做功为：

（hAB为A、B两点的势差，也就是高度差）

电场中，带电物体由A移动到B，电场力做功为：

（UAB为A、B两点间的电势差）

综上所述，通过以上两个方面的类比一定会最大限度激发学生学习物理的兴趣，化抽象为形象。既复习了重力场的相关性质又学会了电场的相关性质。在达到学会知识的目的，同时让学生体会到物理规律间的相关性，感受物理科学的和谐之美。

作者单位   西安市第八十五中学

编辑  张晓楠