高中物理解題中挖補法的有效應用研究

洪瑞敏

(安徽省桐城中學 231400)

挖補法是一種分析問題的重要方法，尤其在解答高中物理電磁學習題中有著廣泛的應用.通過挖補可化陌生為熟悉，迅速找到解題思路與方法，提高解題效率，因此，教學中應注重為學生講解挖補法，使其更好的把握挖補的技巧，尤其應圍繞學生所學，結合具體的例題，講解挖補法在解題中的具體應用，給其以后解答相關物理習題帶來良好的啟發，在解題中少走彎路，促進其解題能力的顯著提升.

一、用于求解引力

萬有引力定律是高中物理的重點知識，其概念以及計算公式不難記憶.但要想實現靈活應用并非易事，尤其當遇到無法直接求解物體引力的情況時則需要進行特殊處理，采用挖補法進行解答.教學中為使學生更好的應用挖補法求解物體引力，教師可以與學生一起分析、求解相關的例題，使學生親身感受挖補法的具體應用，掌握求解特殊情境引力的思路，使其在以后解答類似問題時能夠迅速想到應用挖補法求解.

圖1

根據題意可知其符合萬有引力定律情境，可使用萬有引力計算公式求解.但給出的并非是完整的球體，因此，需要使用挖補法將其補充成一個完整的球體，即，計算出大球體未挖之前對P的引力，減去挖掉部分對P的引力即為所求.

二、用于求解單一場強

求解某一點的場強是高中物理中較為常見的題型.如符合庫倫定律則可直接套用公式，如情況較為特殊則應使用挖補法，使其滿足庫倫定律條件進行間接的求解.教學中為加深學生印象，應將相關問題展示給學生，在課堂上留下一定的時間先要求學生根據自己的理解進行作答，檢驗學生能否靈活應用挖補法.

例2均勻帶電的球殼，在球外空間產生的電場等效于電荷集中于球心處產生的電場.如圖2所示，在半球面AB上均勻分布正電荷，總電荷量為q，球面半徑為R，CD為通過半球頂點與球心O的軸線，在軸線上有M、N兩點，OM=ON=2R.已知M點的場強大小為E，則N點的場強大小為( ).

圖2

三、用于求解合場強

求解高中物理復合場強問題時時常應用到挖補法.教師需要為學生講解分析合場強問題的知識，即，場強為矢量，對其進行合成與分解時遵循矢量三角形或平行四邊形法則.同時，為學生講解特殊情境的合場強，如帶電荷的球體其球心的合場強為零，為學生應用挖補法求解合場強問題做好鋪墊.

例3如圖3所示，A、B、C、D、E是半徑為r的圓周上等間距的五個點，在這些點上各固定一個點電荷，除A點處的電荷量為-q外，其余各點處的電荷量均為+q，則圓心O處的場強大小與方向( ).

圖3

四、用于求解電勢

圖4

分析可知，運用挖補法求解該題時可在AB細棒的右側補充一個與其一樣的細棒EF，其所帶電荷量也為+Q.由對稱性可知EF在C點產生的電勢也為φ0.根據所學可知，電勢為標量，電勢的疊加為電勢數值之和，因此，C點的總電勢為2φ0，即，帶電量為+2Q的細棒AF在其上方h出產生的電勢為2φ0.類比可知，帶電量+Q的AB細棒，在其中點上方h/2處的電勢也為2φ0，因此，正確選項為D.

高中物理解題方法多種多樣，其中挖補法是一種常用的解題方法.教學中為提高學生的解題能力，應做好挖補法理論的講解，尤其應優選、精講相關例題，通過挖補法在解題中的應用講解，使學生認識到挖補法重要性的同時，掌握應用挖補法解題的思路與細節，養成運用挖補法求解物理習題的意識，促進其解題水平以及學生物理成績的進一步提升.