物理《選修3-1》“靜電學”部分的幾個具體問題

筆者在滬科版普通高中物理課程標準實驗教科書選修3-1的教學過程中，遇到一些具體問題，教材沒有具體的說明，參考資料上也難以找到確切詳盡的解釋，為教師的“教”和學生的“學”帶來困惑。本文結合筆者的教學實踐，談談自己的體會與思考，與讀者交流。

1.教材中出現了“靜電”、“靜電荷”、“靜電現象”“靜電感應”“靜電力”“靜電力常量”“靜電場”“靜電平衡”“靜電學”“靜電除塵(噴涂、復印、植絨)”等名詞，它們都包含“靜電”二字。這里應向學生說明，所謂“靜”電，指的就是靜止的電荷，研究靜止電荷及靜止電荷產生的電場的學科即靜電學?！半姾啥ㄏ蛞苿有纬呻娏鳌保办o電”就是相對電流、電路部分的“流”電而言的。靜電荷產生的靜電場是不隨時間變化的電場，而電流產生的電場有自己的規律。

2.摩擦起電，實質應是兩種不同材料的物體，由于束縛電子的能力不同，摩擦時發生電子的轉移，雙方帶上等量異種電荷。帶正電的物體，電子數少于質子數，并不是不帶負電荷;帶負電的物體也是同樣的道理。絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷，理論上絲綢帶等量負電荷，只是絲綢物品形態松散不定，電荷不易保存，實驗中不好應用，所以教材中沒有刻意強調。實踐中若不同材料的物體摩擦沒有“起”電，應是沒有做好絕緣(空氣潮濕等);若是同種材料的物體摩擦“起”了電，其原因應是有別的物質(雜質等)參與摩擦。

3.感應起電，是自由電子在同一物體內部發生轉移，導致正負電荷分布不均勻，使物體對外顯示出極性，但整個物體正負電荷數相等，沒有“凈”電荷。

4.元電荷，不是一個具體的電荷，沒有正負，它是物體帶電量的最小單元，是一個概念性的東西，反映了一種客觀規律(密立根油滴實驗)。電子、質子所帶的電量都是元電荷值的一倍。

5.靜電平衡時，教材中說“電荷只分布在導體的外表面”，這里的電荷指的應是感應電荷及原來所帶的“凈”電荷。導體內部也應有正、負電荷，不是所有的自由電子都受到感應而移至導體表面，另外導體內部還存在質子。再者，導體內部的合場強為零，電子、質子也不是靜止的，而是按照自己的規律運動著。

6.U=Ed式中的d應是所研究的兩點沿E方向的距離(有效距離)。此式適用于勻強電場，但對于非勻強電場，此式也可用來進行定性的分析判斷。

7.“真空中三個點電荷，皆可自由移動，現讓三者在相互庫侖力作用下處于平衡狀態”，這是靜電學部分的一個常見題型。根據數學知識及其物理意義，必須滿足“兩同夾異，兩大夾小”的條件，三個電荷才可都處于平衡狀態。意思是，“三者必須處于同一直線上，兩個同種電荷夾一個異種電荷，且應是兩個電量大的電荷夾一個電量小的電荷”。如果題目中有電荷被固定，則不能用此規律進行分析判斷。

8.“如果只有電場力做功，則是動能與電勢能相互轉化，動能與電勢能的總和不變”;“如果只有電場力與重力做功，則是動能、電勢能、重力勢能三者相互轉化，三者的總和不變”。這與機械能守恒定律是類似的，場力做功都是如此。

9.電勢、電勢差、電場強度都與試探電荷的有無、正負、大小無關，都決定于場源電荷;而電場力、電勢能、電場力做功都針對某一電荷而言的，有著具體的客觀對象。

10.電勢、電勢能都是相對零電勢(能)位置而言的，都是相對量;電勢差是絕對量，零電勢位置的選取不影響它的取值。

11.除電場強度E是矢量外，電荷量Q、電場力做功W、電勢φ、電勢差U、電勢能EP都是標量。但電荷量Q、電場力做功W、電勢φ、電勢差U、電勢能EP都有正負，做題時應加以考慮。

作者單位:陜西省渭南市崇寧中學