“靜電場”學習指導

孫鐵斌

同學們，靜電場這一章是選修3系列的第一章，是高中階段電學內容的開始.這一章的內容是高中階段基礎的內容之一.它既是電磁學知識的基礎，又是光學等其他物理學知識的重要基礎.本章的特點是：概念多，易混淆;關系多，常顛倒;方法多，難掌握，常令初學者頭疼.為使得我們在學習靜電場知識時能較順利的進行，在此，給同學們提出以下幾點建議，供同學們參考.

一、重視物理實驗

物理學是以實驗為基礎的科學.實驗是中學物理教學中極其重要的手段，實驗是獲得直接經驗的重要途徑，實驗是培養科學態度、感悟科學方法、形成科學觀念的重要過程.

靜電場這章的物理概念非常抽象，電場是客觀存在的一種特殊的物質形態，看不見摸不著，比較抽象，所以電場所涉及的概念在我們理解層面上是有難度的，學習本章內容時能夠幫助我們從感性認識向理性認識過渡的一個橋梁就是物理實驗，我們從真實的物理實驗活動中能獲取更多的感性材料來積累豐富自己的物理表象.靜電場這一章有許多物理演示實驗能夠提供給我們豐富的形象，使得原來很困難的思維活動得以順利進行.比如：用驗電器檢驗摩擦過的物體是否帶電時，把絲綢摩擦過的玻璃棒接觸驗電器的金屬球（桿），金屬箔片張開一個小角度的現象;利用驗電羽演示電力線時，將兩個相同的驗電羽各與起電機一端相連，并使他們帶上異號的電荷，然后驗電羽移近觀察到的現象;通過在電場中放人輕小的帶電體，看到物體的偏移的現象等等.這些物理表象為我們想象提供了基礎，為物理概念的引入提供了一個契機.

在物理實驗過程中我們要學會細心觀察，注意有什么現象出現，并要在觀察老師的演示實驗中學會自己設計更佳的實驗方案，自己摸索探究方法，自主擬訂實驗步驟，白行論證實驗結論.找出規律性的東西，也就是事物的本質，從而上升為理性認識.由此促進我們自身物理學科核心素養的發展.

二、理解基本概念

物理概念不僅是物理知識的重要組成部分，同時也是構成物理規律、建立物理公式的前提和基礎.所以，對物理概念的理解和認識是我們進行物理學習的出發點.

本章的基本概念是電場的概念及描述電場特性的物理量.在這一章學習中我們面對眾多的新概念，要注意以下幾點：

第一，要知道概念中主要涉及兩類.一類是僅與電場有關的，如電場強度、電勢、電勢差、電場線等;另一類是既與電荷又與電場有關，如電場力、電勢能、電場力做功等.

第二，要學會區分矢量、標量及其處理方法.本章中涉及力方面的物理量如電場力、電場強度是矢量.涉及矢量的計算大都是采用大小、方向分開處理的方法，本章中涉及能方面的物理量如電勢、電勢差、電功、電勢都是標量.涉及標量的計算大都是采用大小、正負一起處理的方法.與電場力的關系;電勢能與電勢的關系;電場強度與電勢差的關系;電場線與等勢面的關系;電場力做功和電勢能變化的關系等等.

“合抱之木，生于毫末;九層之臺，起于壘土;千里之行，始于足下.”老子簡練之語，透出對自然人生的參悟，也適合指引我們對物理學的學習：世間任何事情都是要從第一步慢慢積累，只有經過不懈的努力，最終才能有所成就.在本章的學習中我們必須關注基本概念，要知道“越是基礎的越是重要的”，因為基礎是事物發展的根本和起點.所有的發展都是建立在一定的基礎之上，所有的認識都是建立在一定的基礎之上，所有的能力都是建立在一定的基礎之上.

三、構建知識網絡

物理學的知識雖然繁雜，但并不都是孤立的，只要我們在學習中潛心研究、細心揣摩，就可以將所學零散、瑣碎的知識點串連起來，形成一系列脈絡清晰、言簡意明、便于理解與記憶的知識網絡.

學習靜電場這一章，我們要在頭腦中努力將所學的知識點連接起來，形成統一的整體，有清晰的知識線索，才可以避免知識的簡單堆砌.這將有利于我們充分挖掘知識間的聯系，在頭腦中形成良好的思維通道，從整體上理解和記憶本章的內容，這也是同學們獲得新知識的一條有效途徑.對靜電場這一章的知識網絡圖，現從知識的系統性方面處理如下圖，供同學們學習時參考，部分同學或許能從中受到啟發，自己親手整理建立一個從不同角度（如從力的角度、功和能量的角度、運動的角度、圖象的角度、科技應用的角度等等）的知識網絡圖.

四、掌握物理方法

所謂物理方法就是運用現有的物理知識對物理問題做深入研究，找到解決物理問題的基本思路與方法.掌握了物理方法，將會幫助我們進行高效地學習，取得良好的學習效果.

如比值定義法，作為構建物理概念的重要方法之一，無論是在初中還是高中學習物理知識時都是得到充分體現，我們在學習靜電場中比荷、電場強度、電勢、電容等概念時就是用此法構建.如類比方法在靜電場中的運用，通過將靜電場與重力場進行類比，就將靜電場這一抽象的概念與我們頭腦中已有的關于重力場的知識溝通起來，使靜電場這一抽象概念更加具體化，能更加輕松、準確地掌握靜電場的本質，突破了理解難點.學習中我們如果能將新概念時常與以前通過比值定義法定義的物理量速度、加速度等進行類比，就能更加深刻理解這些概念的內涵，掌握得會更加牢固.

靜電場知識構建共用了四種主要物理方法，分別是直接定義法、比值定義法、類比法、模型法.靜電場知識應用部分內容主要用到了十種物理方法，分別是：假設法、類比法、正交分解法、臨界法、隔離法與整體法、相似三角形法、等效法、對稱法、控制變量法、圖象法.在我們學習靜電場知識時只有掌握了解決問題的一些物理方法，才能更巧妙、快捷地解決相關問題，提高知識的遷移能力和解決問題的能力.只有在掌握方法的同時才能夠更深入、準確地理解知識，舉一反三、融會貫通.

同學們，一個人的科學素養的高低，很大程度上看他在研究問題、解決問題的過程中采用什么樣的方法.多年以后，我們可能在不同的崗位上從事著與物理學不相關的工作，忘記了曾經做過的物理實驗和學過的物理概念，但是在學習物理學中所掌握的物理方法將終身陪伴我們，影響我們，成就我們.