探究高中物理電場及靜力問題解題的思路與方法

張汝欣

(山東省濱州實驗中學2016級10班 256606)

高中物理相對來說較為簡單，在我們的學習過程中會通過大量物理模型的建立幫助其進行知識記憶和理解，同時這些模型也能為我們的解題過程提供指導.但是當前存在的主要問題為我們在解題時不知如何抓住解題重點，或者一些綜合題目對知識的理解要求較高，這在很大程度上降低了我們的解題效率和正確率.

一、高中物理電場問題解題思路和方法

相較于靜力學知識，電場問題需要我們記憶的公式較少，但是對于這種“場”的問題，理解起來較為困難，所以本文建立的解題體系如下.

1.找到問題考察的核心知識點

高中電場考察過程中基本為靜電場知識考察，并且對于考察內(nèi)容來說，能夠滿足出題要求的范圍更少，主要為電容器和電容、靜電場強度、電勢能和電勢以及電勢差與電場強度關(guān)系，這些知識具有很強的區(qū)別性.

2.與物理模型相聯(lián)系

靜電場由于無法被人們直接觀測，為了能夠更好地學習和使用，靜電場物理模型主要包括平行金屬板、元電荷、點電荷電場、電場線和等勢線，其中平行金屬板相關(guān)模型為重點和難點，因為在電場知識考察中，為了體現(xiàn)知識的綜合性通常在電場知識中融入能量守恒定律、動力學等相關(guān)知識，所以當發(fā)現(xiàn)題目中涉及“兩塊平行金屬板”等關(guān)鍵詞時，需要立刻在心中檢索相關(guān)知識點，并在頭腦中建立金屬板和帶電電荷模型，按照相關(guān)要求將電荷放置于金屬板的相關(guān)位置上，按題目要求進行電荷運動狀態(tài)的模擬，幫助解題.

3.公式方程的有機變形

當前很多同學學習電場知識中只注重對基礎(chǔ)公式的背誦，但是電場知識考察中大多需要對這些方程進行變形，并且需要與各類相關(guān)知識進行結(jié)合.例如在電勢能學習中，電勢能的基本公式為：W=FcosθAB

該公式中F為電荷所受的力，ABcosθ為電荷在力的方向上的移動距離.但是在實際考察過程中，該公式具有很大的局限性，通常電荷的移動路徑并不規(guī)則，需要采用積分學知識對電荷在力方向上的移動距離進行計算，這種方程變形能力需要經(jīng)過較多練習.

4.找到限制條件

當前的電場問題考察時與其余知識的聯(lián)系越來越緊密，其中最常見的就是電場問題與動力學問題相結(jié)合，這就需要找到不同知識點間的限制條件進行解題.以某個常見題型為例，該題型為兩塊水平放置的金屬板系統(tǒng)中，將電源正負極分別連接在兩塊金屬板上，同時在水平方向上施加均勻電場，一個帶電粒子初始位置為上金屬板的左端，問題為求水平電場的場強為多少時，該帶電粒子能夠正好從下金屬板的右端射出？在進行問題解答時，首先需要根據(jù)電容器的原理求出平行金屬板豎直方向上的場強，從而求出帶電粒子在豎直方向上的受力情況，繼而求出帶電粒子在豎直方向電場中的加速度，最終求出帶電粒子在豎直電場中的運動時間，這個時間即為該題目中的限制條件.由于平行金屬板的長度已知，所以可以求出帶電粒子水平方向上的加速度，從而求出帶電粒子的受力情況，繼而求出水平方向上的場強，最終得到問題答案.在這類題目的解題過程中，需要找到不同知識間的連接點，將連接點看做是題目的限制條件，指導同學們進行解題.

二、高中物理靜力問題解題思路和方法

高中力學分為靜力學和動力學兩個方面，其中靜力學較為簡單，主要包括力的相互作用、力的合成與分解兩個方面，題目考察中也主要涉及這兩個方面.

1.正確建立力學模型

高中物理靜力學學習的重點為彈力和摩擦力，而重點和難點為力的合成與分解，所以在解題時，需要建立正確的力學模型.力學模型主要分為以下兩種：(1)滑塊和水平面.該模型適用范圍為水平面上的力學分析，在建立模型時，需要注意題目中是否含有“光滑水平面”字眼，若沒有該關(guān)鍵詞，需要在建立模型時考慮摩擦力影響，另外一些題目會將摩擦力與滑塊壓力聯(lián)系，需要注意題目要求.(2)滑塊與斜面.這種問題較為復雜，力的分解對很多同學來說較為困難，并且大多數(shù)題目還涉及摩擦力，所以重力分解時需要按沿斜面方向和斜面垂直方向進行分解，這是一種重要的分解模型.

2.分析中保證力的完整性

在進行靜力分析過程中，需要嚴格保證物體受力的完整性，所以在解題時需要對物體所受的力進行研究.在解題中，首先需要尋找關(guān)鍵詞“光滑平/斜面”、“勻速/靜止”，通過關(guān)鍵詞建立模型并判斷是否處于靜力平衡狀態(tài).其次對題目中涉及的力在模型上進行表示，判斷已知的力能否使物體處于平衡狀態(tài).最后研究模型中是否含有摩擦力，若有，摩擦力的大小和方向如何，從而保證受力的完整性.另外當前的靜力學問題中存在很多“陷阱”，這些陷阱主要體現(xiàn)在力的方向判斷以及所給參數(shù)是否能夠全部被使用上，例如某題目為，一個滑塊放置在非光滑水平面上，滑塊受到壓力FN，滑塊右端受到向右拉力F1，滑塊左端受到向左拉力F2，該滑塊最終在水平面上保持靜止，問該滑塊是否受到摩擦力作用(該題目中滑塊受到的力大小為具體數(shù)值)？當看到問題時，第一反應(yīng)為該滑塊必然受到摩擦力，接下來需要進行受力分析，要保持滑塊靜止，說明F1+Ff=F2，當Ff小于零時，說明摩擦力方向向右，反之則向左，該題目中滑塊受到的壓力參數(shù)并未被使用.所以同學們在做題中，需要對這一點有清醒認識，一些題目中并非所有參數(shù)都能夠被使用，需要對力的性質(zhì)有充分了解.

3.力的分解、合成規(guī)則研究

力的分解與合成規(guī)則為平行四邊形/三角形法則，但是在高中物理解題過程中，通常分解、合成方式為矩形分解.在力的分解與合成過程中，對于水平面的力學模型，考察過程中通常會在滑塊上施加一個不規(guī)則方向的力，需要對該力進行水平和豎直方向上的分解，進而將滑塊水平方向、豎直方向上的力進行合成，合成過程設(shè)定參考方向，與參考方向相同的為正方向，反之為負方向，根據(jù)符號加減即可.斜面滑塊力的分解只要為重力和另外施加力的分解，分解方向為沿斜面方向和斜面垂直方向，進而進行力的合成.

綜上所述，高中物理電場和靜力解題中，對于電場知識，首先需要進行狠心知識點研究，其次進行模型建立，最后進行計算.而對于靜力學知識，首先需要進行合理的模型建立，并在該過程中對力的完整性進行審查，其次進行力的分解與合成，從而解決問題.