高中物理电场与静力问题解题分析

陈健

【摘要】文章针对高中物理的概述，从电场问题和静力问题的解题思路及方法、具体示例等方面进行分析，结果证实：在高中物理教学中，夯实基础知识，掌握解题技巧，可提高学生的解题能力，提升物理学习素养.

【关键词】高中物理;电场与静力问题

在高中物理教学中，电场、静力是非常重要的部分，解决电场、静力学难题是考生拿分的必要技能.由于高中物理知识抽象，难度大，学生仅掌握概念、公式是无法获得高分的.因此，教师应加强学生的习题训练，帮助掌握解题技巧.现结合个人经验，就电场和静力问题进行简要论述.

1 高中物理的概述

高中物理是自然科学中的基础科目.在大多数省份，物理是会考和高考科目，在高中学习中占据重要地位.

分析物理课程的特点，主要表现为：

①理解加深.高中物理教学中，需要深度理解物理知识，定量计算相关知识，如核能、动能概念等.

②知识广，范围大.教学实践中，应扩大物理知识范围，学习初中未学的内容，如动量定理、万有引力定律等.

③知识应用能力高.高中生不只要学习物理知识，还要提高物理知识的应用能力，特别是解题能力，同时还要学习常用的研究方法[1].

2 高中物理电场问题的解题思路和方法

2.1 电场问题解题思路和方法

2.1.1 找到问题的核心知识点

在高中物理电场内容考查中，主要考查静电场方面的知识.从考查内容分析，和出题要求相符的知识点比较少，涉及电容和电容器、电势和电势能的联系等，差异性大.举例电势能和电容，实际考查中，虽然对电容器的电场做功进行考查，但是题目多和电容器有关.

从当前来看，极少考查电容器方面，出题时大多借助电容器产生电场（匀强），在其中另外施加匀强电场（垂直方向），最后的考查问题是电荷穿过金属板时需要施加的电场强度.这类问题中，电场做功是核心知识点，电容器只起辅助作用.

2.1.2 公式方程的变形

当前，很多高中生在学习电场知识时只背诵公式，但知识考查需要对公式进行变形，并和其他知识相结合.

例如 电势能.基本公式W=Fcosθ|AB|，式中F表示电荷受力，|AB|cosθ表示电荷在力方向上的移动情况.

实际考查中，该公式具有局限性，一般来讲电荷移动路径不规则，应采用积分学知识计算电荷的移动距离，需要学生进行反复练习，才能具备方程变形能力.

2.1.3 和物理模型联系

由于人们无法直接预测静电场，为了能掌握和运用静电场方面的知识，应建立静电场模型，涉及电场线、匀强电场等势线.其中，匀强电场是一个重难点，因为在考查电场知识时，为体现出知识的全面性，需要在静电场知识中引入其他知识.

例如 动力学.若解题期间发现题目涉及金属板等关键词，应立即找寻知识点，建立金属板模型，按要求在金属板上放置电荷，模拟电荷运动状态，得出解题思路[2].

2.1.4 分析电场中的运动情况

在电场问题解决过程中，应重点分析电荷的运动情况，理清电荷的运动规律与轨迹，加深学生对电荷知识的理解，提高解题能力.

首先，明确解题对象，即找寻带电体;其次，对带电体的外力、受力情况进行分析，结合题目的相关要求，着重分析物理过程，讨论可能会出现的情况，并找出题目中的潜藏信息;最后，选择符合要求的公式，引入物理量，得出最终结果.

2.1.5 找寻限制条件

在电场知识考查期间，和其他知识的联系越发紧密，最常见的是电场和动力学知识的结合，需要找寻知识点的限制性条件解题.

例如 水平方向放置两块金属板，分别连接电源的正负极.同时，水平方向均匀的施加电场，一个带电粒子在上金属板左端，求水平电场场强是多少时，才能从下金属板右端射出带电粒子.

问题解答期间，先结合电容器原理求解竖直方向的场强，得出带电粒子（竖直方向）的受力值，继续求解带电粒子的加速度、运动时间，该时间就是题目的限制性条件.

在该题目中，金属板长度是已知条件，因此可解出带电粒的加速度、受力情況和场强.

此类题目解题期间，应找寻知识点的连接点，将其作为限制性条件，指导学生解题.

2.2 具体示例

将电荷量为+Q的小球放在金属球（不带电）附近，电场线分布见图1.金球表面电势相等，a、b是电场中的两个点，求电场强度、电势之间的关系.结合题目，给出以下选项：

（A）a点电场强度大于b点.

（B）a点电势低于b点.

（C）检验电荷-q在a点的电势大于b点.

（D）检验电荷-q从a点移至b点时，电场力做负功.

分析方法 让学生分析图形，将抽象内容化为具体内容，借助图象图形分析问题，能帮助学生理解题目和解题，加快做题速度.若有的题目没有图象，需要学生自行画图.

试题分析 电场线的疏密情况和场强大小相关.分析图1发现，a点电场强度大于b点，因此A选项正确;a点电场线从Q点出发运动到金属球，a点电势比金属球的电势高.b点电场线从金属球出发，金属球的电势比b点高，即a点电势高于b点，因此B选项错误;电势越高，负电荷电势能就越小，即a点电势能小于b点，因此C选项错误.

上述得知，-q在a点的电势能小于b点，将其从a点转移到b点，电势能会增大，此时电场力做负功，因此D选项正确.综合前面3个选项，本题选择AD选项.

2.3 电场问题的注意事项

在电场问题中，电容器应引起学生的重视.在直流电路中，电容器始终处于断路状态，两板的电压等同于和其并联的电器电压[3-4].若电容器和电源相连，通过对两板间距和面积的改变，对平行板电容器的带电量进行改变，但电压始终不变.若电容器和电源断开，移动平行板，带电量维持原样，但电压会变化.

一般情况下，电容器的电场属于匀强电场，电荷在只电场做匀速运动.

3 高中物理静力问题的解题思路及方法

3.1 静力问题解题思路和方法

3.1.1 建立力学模型

在高中物理中，静力方面的知识点是摩擦力和弹力，重难点是力的分解与合成.

解题过程中，应结合题目内容和要求建立力学模型，主要包括：

①滑块与水平面，适用于水平面的分析，模型建立过程中，应观察题目是否有光滑水平面关键词，若没有应在模型建立时充分考虑摩擦力.

②斜面和滑块，这类问题比较复杂，对于大多数学生而言，力的分解难度大，而且多数题目涉及摩擦力，因此在对重力进行分解时，应沿着斜面方向分解.在力学模型中，其是一种比较重要的分解模型[5].

3.1.2 保证力的完整性

静力问题分析和解决过程中，应保证受力完整，研究物体受力.具体解题中，先找寻关键词，例如匀速、光滑平面等，基于关键词建立模型，判断静力是否处于平衡状态.

随后，对模型进行研究，分析是否有摩擦力及摩擦力的方向和大小，进而保证物体受力的完整性[6].有些情况下，静力问题存在“陷阱”，主要体现在相关参数、力的方向.

3.1.3 物体达到平衡条件

例如 以质点为例，若某个质点受外力影响，保持静止或匀速运动，那么该质点的加速度为0，处于平衡状态.要想使质点达到平衡，必要条件为∑F=0，正交分解后得出∑Fx=0，∑Fy=0.

对于具体物体来讲，平衡条件下无水平和竖直加速度，因此∑Fx=0，∑Fy=0.

若物体同时受3个力，并且处于平衡状态，那么这些力一定有共同点，能形成封闭的三角形.同时，其中2个力的合力等同于另外的力，并且方向相反[7].

3.2 具体示例

3.2.1 案例1

如图2 所示，为钢架的约束反力.以钢架为研究对象，对受力情况进行分析.

已知∑Fx=0：FAX-qb=0，

∑Fy=0：FAX-P=0，

∑MA（F）=0：MA-Pa-1/2qb2=0，

解得FAX=qb，FAY=P，MA=Pa+1/2qb2.

3.2.2 案例2

已知一物静块止放在粗糙的斜面上，用水平向右的推力推动物块，物块仍静止.从以下选项中求正解：

（A）斜面对物块的支持力变小.

（B）斜面对物块的支持力变大.

（C）斜面对物块的摩擦力变小.

（D）斜面对物块的摩擦力变大.

分析物体的受力图，由于尚不知道摩擦力的方向.从正交分解法分析，在垂直斜面方向，斜面多出F分量，因此斜面会增加对物块的支持力，但无法确定F在斜面的分量和重力G在斜面上的大小关系.因此，无法确定斜面对物体的静摩擦力和方向，所以B选项正确.

4 结语

综上所述，高中阶段，很多学生对物理的印象是知识点多、复杂，电场、静力是物理的重点和难点，习题综合性强，涉及物理知识多，难度大，并且易和其他概念相混淆.

實际教学中，教师应结合教学大纲和要求，向学生讲解基础理论知识，总结解题思路和方法，让学生在熟练掌握相关内容的同时，加深对电场、静力学的认知，提高解题能力和速度.

本文通过相关分析和探讨，阐述了电场和静力问题的解题方法，希望能为各位同仁提供可靠参考.

参考文献：

[1]梁银贤.分析高中物理电场及静力问题解题的思路与方法[J].高考，2020（12）：162.

[2]周建华.掌握应用要点提升解题效率——高中物理电场解题的基本分析方法[J].数理化解题研究，2020（33）：70-71.

[3]周红娜.高中物理电场知识解题规律总结[J].科学咨询，2020（27）：171.

[4]陈家秋.高中物理电场强度教学的信息化模式构建[J].数理化学习（教育理论），2019（8）：17-18.

[5]司鹏举.全反力（摩擦角）在静力学中的应用[J].数理化解题研究，2020（7）：60-61.

[6]唐昌琳.辨析概念规律学会受力分析掌握解题思路——高中物理静力学教学探析[J].中学教学参考，2019（26）：32-35.

[7]王旭.分析高中物理电场及静力问题解题的思路与方法[J].中学生数理化（教与学），2019（4）：93.