应用类比法搭建电场学习的桥梁①

庞惠华 章 强

(1.江苏省江阴高级中学,江苏 无锡 214400；2.江苏省南菁高级中学,江苏 无锡 214437)

《普通高中物理课程标准(2017年版)》关于“场”的学习要求学生能够应用场的性质来解释生活中的现象。“静电场”是必修3模块的第一个学习内容,是学生的学习从具体走向抽象、问题模型由宏观变为微观的起点,是学生中出现明显的不适应、凸显两极分化的章节。类比法是指根据两种事物在某些特征上的相似，推理其他特征也有可能相似的方法。在“静电场”的教学中,类比法的使用显得非常重要，笔者进行了如下尝试。

1 运用类比法让概念学习自然顺畅

正确理解概念、熟知概念的内涵和外延是应用概念解决问题的基础，在“静电场”这一章中最基本的概念是电场强度和电势。

对于电场力做功和电势能变化的关系教学,学生对电场力做功和电势能比较陌生，但是概念学习的过程与重力做功造成重力势能变化相似。如图1所示，在重力场中小球从A位置沿三条不同的路径到达B位置,重力做功都为WAB=mg(h1-h2)=EpA-EpB。如图2所示，在静电场中电荷从A位置沿三条不同的路径到达B位置,电场力做功都为WAB=Eqd=EpA-EpB。从做功的特点可以发现,重力和电场力做正功都会导致势能减少,做负功都会导致势能增加，并且做功都与路径无关,只与初、末位置有关。

图1

图2

运用类比法,不仅会让学生的概念学习更自然,而且可以增加学生的熟悉度,减少部分学生的畏难情绪,让学生感到这是以前学习内容的变式和拓展,可增强学生的学习自信。

2 运用类比法让仪器介绍生动形象

静电场这一章中最重要的电学元件就是电容器,电容器是储存电荷的“容器”,在生活中很常见，因为学生无法直观地感知电荷量的多少,再加上相对复杂的充放电过程,给学生的学习造成了不少困难。

3 运用类比法让问题解决清晰透彻

带电粒子在电场中偏转问题一直是本章学习的难点和重点,学生在处理此类问题时常常会出现偏差。带电粒子在电场中的偏转可以类比为重力中的抛体运动,而平抛运动的问题解决方法对静电偏转的问题解决有启发性作用。如图3所示，一个带电粒子以一定初速度垂直场强方向进入电场，其偏转运动可与平抛运动类比，具体内容见表1。

图3

表1

针对重力场和电场复合场中“绳模型”圆周运动问题,类比重力场中竖直面内“绳模型”圆周运动，可以帮助学生准确找到“等效最高点”,清晰地认识最低点的运动学特点。对于重力场中竖直面内的圆周运动中,竖直方向上的最低点是运动过程中速度最大的位置。确定了最低点，沿直径就可以找到最高点,物体在最高点处具有最小速度。如图4所示,小球在复合场中做圆周运动时,“等效最低点”是在电场力和重力合力方向上的N点,则“等效最高点”为ON连线的反向延长线的M点。

图4

4 运用类比法让拓展学习轻松自如

场的观点不仅体现在重力场和静电场中,在磁场中也有体现，运用类比法，借鉴静电场的做法来学习磁场的内容,包括磁感应强度的定义方式、物理意义、安培力和带电粒子在磁场中的运动等等，可使学生的学习轻松自如。

5 结语

类比法在静电场的教学中具有降低难度和化繁为简的功效,教师在静电场的教学中还必须注意到重力场和静电场的区别,让学生了解重力场的可类比部分和不宜类比部分,包括研究模型、场的性质、力的特征等的区别和联系。