基于核心素養的高中物理習題教學探討
——以一道“感生電場”的習題為例

(北京市第一七一中學,北京 100013)

人教版高中物理《選修3-1》針對于“靜電場”進行了詳細的介紹，具體包括靜電場的產生、性質，幫助學生建立“電場”的概念，這些概念的建立與方法指導為后面學習磁場、電磁感應等做了很好的鋪墊。但在高中物理《選修3-2》“電磁感應”一章中，對于“感生電場”的概念以及相關問題，教材只是一筆帶過，并未做深入探討，導致學生對“感生電場”的概念模糊不清，有些學生甚至將感生電場與靜電場混淆，這樣不利于學生物理觀念的形成。

為提高學生對“感生電場”的理解，提高其核心素養，筆者圍繞一道習題進行了拓展設計，將“感生電場”與“靜電場”進行比較，讓學生對“感生電場”的內涵進行探討，加深對概念的理解。

圖1

原題呈現：由于磁場變化而產生的感應電動勢，也是通過非靜電力做功而實現的。在磁場變化時產生的電場與靜電場不同，它的電場線是閉合的，我們把這樣的電場叫做感生電場，也稱渦旋電場。在渦旋電場中電場力做功與路徑有關，正因為如此，它是一種非靜電力。如圖1所示，空間存在一個垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為Bo，磁場區域半徑為R。一半徑為r的圓形導線環放置在紙面內，其圓心O與圓形磁場區域的中心重合。已知電子的電荷量為e。

(1) 如果磁感應強度Bt隨時間t的變化關系為Bt=Bo+kt，求圓形導線環中的感應電動勢E2的大小；

(2) 上述感應電動勢中的非靜電力來自于渦旋電場對電子的作用，求上述導線環中電子所受非靜電力F2的大小。……