電場相關題型突破思路探討

陳青妹

摘? ?要：電場是高中物理電學部分的重要基礎知識。學生對電場相關概念的認識、理解深度，直接影響后續電學知識的學習質量。對學生而言，部分題型較為新穎，解題難度較大。教學中應明確學生解題時存在的問題，做好相關題型的匯總，并講解相關習題的突破思路，鞏固其所學的同時，提高其思維的靈活性，實現快速、高效解題。

關鍵詞：高中物理;電場;新穎情境;分析

引言

電場看不見摸不著，但卻對放在其中的電荷具有作用力。人們為研究電場提出了很多的概念，如電場線、電場強度、電勢差等。這些概念是高中物理學習的重點，不僅需要學生牢固記憶，更要其深入理解，才能實現靈活應用。為實現這一目標，更好的拓展學生視野與思維，教學中應注重新穎情境下相關題型的講解，啟發學生更好的解答新穎情境下的電場習題。

1? 聯系所學，突破電場線題型

部分學生遷移知識的能力較差，只會分析常見電荷電場線類題型，遇到一些特殊電荷電場線類的習題時無法及時找到解題思路，失分較為嚴重。為避免這一情況的發生，教學中應要求學生心理上不應畏懼，應樹立必勝的信念，使其明白該類習題多是“新瓶裝舊酒”，考查的仍是學生學過的知識點。解答該類習題的思路為：其一，認真閱讀題干，明確重點參數、特殊關鍵詞，如“剛好”“恰好”等，這些關鍵詞往往是分析問題的突破口，應引起足夠的重視;其二，針對題干中給出的圖象，應細致觀察，把握圖象特點，如圖象是否對稱、圖象變化情況等。在此基礎上積極聯系所學概念、定律等，進行分析。

【例題1】電荷量分別為+4q與-q的兩點電荷構成了電荷系統，其電場線分布如圖1所示，圖中實線為電場線，未標注方向，虛線上A、B、C、D四點等間距，則（? ?）

A.BC間的電場方向為C指向B

B.A點附近沒有電場線，A點的電場強度為零

C.D點電場強度為零，試探電荷在D點不受電場力作用

D.將帶正電的試探電荷從A移動至B，電場力做正功，電勢能減小

該習題創設的情境學生似曾相識，但又與常見的同種、異種電荷形成的電場不同，因此，分析時不能思維定勢，應根據所學知識，對給出的四個選項逐一進行分析。

電場線的疏密表示電場的強弱，可知B點點電荷為+4q，C點處的點電荷為-q。根據所學可知電場方向由B指向C，故選項A錯誤;根據點電荷電場強度公式和電場疊加知識可知，B點電荷較C點電荷在A點產生的場強大，因此，A點電場強度并不為零，故選項B錯誤;同理可得D點電場強度為零，試探電荷在該點不受電場力，故選項C正確;AB間電場方向為B指向A，帶正電的試探電荷由A移動至B，電場力做負功，電勢能增加，故選項D錯誤。

2? 夯實基礎，突破場強與電勢關系類題型

場強與電勢關系類題型考查的知識點較多，部分學生對題意理解不深入，不能從題干中找到有用信息，無法正確作答。為使學生突破該類題型，教學中引導學生認真審題，充分理解題意，不能不求甚解，急于做題。另外，部分習題給出的參數較多，可邊審題邊繪制相關的簡圖輔助分析，結合給出的參數，構建新情境、新知識與熟悉情境、舊知識間的關聯。

【例題2】一勻強電場的方向平行于xOy平面，平面內a、b、c三點的位置如圖2所示，三點的電勢分別為10V、17V、26V。下列說法正確的是（）

A. 電場強度的大小為2.5V/cm

B. 坐標原點處的電勢為1V

C. 電子在a點的電勢能比在b點的低7eV

D. 電子從b點運動到c點，電場力做功為9eV

本題主要考察電場強度、電勢、等勢面、電勢能。關鍵和難點是利用場強與電勢的關系求得場強大小。由于場強是矢量，電勢是標量，常規解法是畫“線”先畫“勢”。設ac間與b點等電勢的點是d點，可求得dc=4.5cm。過c點作等勢線bd的垂線交bd于f，由幾何關系得cf=3.6cm，所以場強E===2.5（V/cm），故選項A正確;求場強也可利用其矢量性的優勢，用正交分解方法求解：Ex===2（V/cm），Ey===1.5（V/cm）， 解得Ex==2.5（V/cm），，故選項A正確。勻強電場中同方向等距離的兩點電勢差相等，即?a-?0=?c-?b，解得?0=1V，故選項B正確;因為負電荷在電勢越高處電勢能越小，電子帶負電，所以電子在a點電勢能大于b點，故選項C錯誤;電子從b運動到c，電場力做正功W=Ubc=9eV，故選項D正確。

3? 發揮想象，突破場強類題型

因為電場線是空間分布的，有些題型需要學生充分發揮想象。部分學生空間想象能力較差，解題時無從下手。為使學生更好地解答該類習題，教學中應聯系生活實際，借助生活中的事物幫助學生在頭腦中形成清晰的印象，或者使用多媒體技術為學生立體、形象的呈現電場分布、電場線走向等。同時，教學中不能忽略傳授相關的解題思路，使學生在解題中做到：其一，結合題干描述的新情境，積極回顧相關的學習、生活經驗，充分發揮想象，在頭腦中全面、清晰的呈現題干情境。其二，運用所學進行理性的分析，尤其在分析的過程中應有理有據，不能主觀臆斷，如此才能保證分析結果的正確性。

【例題3】電子只受電場力作用，在下面哪種電荷產生的電場中可以做勻速圓周運動（? ?）

A. 正點電荷? ? ? ? ?B. 負點電荷

C. 等量同種正電荷D. 等量異種電荷

題目要求電子做勻速圓周運動，故要求電子所受合外力即電子所受電場力作為向心力，則電子所受電場力必須大小恒定方向始終指向圓心。所以應該清楚這幾種電荷產生的電場中電場線的空間分布情況。易判斷選項A正確、選項B、D錯誤，但易漏選C選項。原因就是沒有清晰等量同種正電荷的電場的空間分布情景，在兩等量同種正電荷連線的中垂面上，到兩電荷連線中點O距離相等的各點場強大小都相等、方向都背離O點，則給電子合適的初速度，電子受電場力作用就可以在中垂面上以O為圓心做勻速圓周運動，故選項C正確。

4? 把握原理，突破電容類題型

高中物理一些電容類習題較為新穎，會涉及一些新的原理，要求學生根據所學進行分析。該類題型題干一般較長，部分學生審題較慢;部分學生對題干描述的原理不清晰，解題時頭腦一片空白。為使學生更好的解答該題，教學中應引導學生夯實基礎，尤其在講解物理公式時應為其深入的剖析公式中的參數以及參數間的因果關系，為其靈活應用奠定基礎。同時，為學生總結該類習題的解題思路，給其順利解題帶來良好指引。其一，通過審題，充分把握題干描述的新情境，把握其中的原理以及相關參數，掌握影響參數變化的因素;其二，積極回顧所學，找到其與所學知識的關聯，運用所學的公式認真計算，根據計算結果，做出正確的判斷。

【例題4】如圖3是一種電容式傳感器，可檢測塑料瓶中溶液深度的變化。瓶的底面半徑為r，外側壁涂有一層導電涂層，與瓶內導電溶液構成電容器的兩極。其中塑料為絕緣電介質，壁厚為d，介電常數為ε。若某一段時間t內有大小為I的電流從左向右流過電流計。若電源電壓恒為U，則（? ? ? ）

A.瓶中液面下降了

B.瓶內液面上升了

C.瓶內液面上升了

D.瓶中液面下降了

對學生而言該題目創設的情境較為陌生，但其中蘊含的原理學生則較為熟悉，所以關鍵是物理模型的建立;這實際是平行板電容器;描述的過程是保持兩極間電壓不變，改變兩極板正對面積，從而改變電容，引起帶電量的改變。正確建模，問題就迎刃而解。

根據已知條件可知液體與瓶的外壁涂的導電涂層構成了電容器。液面變化則說明公式C=中的正對面積發生變化。因電流從左向右流過電流計，可知這段時間電容器電荷量減小，而電勢差并未改變，所以推出應該是電容變小，也就是瓶中液面下降。根據Δq=It，Δq=U·ΔC，ΔC=，ΔS=2πrh，可得Δh=，故選項A正確。

5? 總結

電場在高中物理中的重要性不言而喻，是高考的必考知識點。研究發現，部分學生雖然能很好的掌握基礎知識，但靈活應用能力有待提高，尤其遇到情境較為新穎的電場類題型，難以打開思路。為避免這一情況的出現，提高學生解答新穎電學習題的能力，教學中應做好新穎情境的積累與相關題型的匯總，結合教學進度，在課堂上為學生進行針對性的講解，并鼓勵學生做好學習的總結，使其掌握相關的解題思路。