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【摘 要】在高中物理教学中,有些概念容易引起误解,在教学时应采用清晰鲜明的图景情境,引导学生采用正确的思维方法,为概念的分析打下理论基础,这样有助于获得更好的教学效果。
【关键词】高中物理 教学 静电感应
普通高中课程标准实验教科书物理(人教版选修3—1),在“电荷及其守恒定律”一节中,讲到静电感应时有这样一段话“当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。”按此说法,我认为在解释静电感应现象时容易引起误解。
在一个用绝缘柱支持的带正电的小球附近,放置一个用绝缘柱支持的不带电的导体。如图1(a)所示,由于静电感应,在导体的左端(近端)出现负电荷,在导体的右端(远端)出现等量的正电荷。如图1(b)所示,若把导体右端(远端)接地,导体的右端(远端)的正电荷就不再存在,通常被说成是“由大地来的负电荷所中和”。但这样的解释没有抓住问题的本质。爱思考的学生会提出如下的问题:
1.如图1(b)中的导体接地线如果不是从右端(远端)引出,而是从左端(近端)引出。那么结果会怎样?如何解释。
2.如果图1(a)的小球不是带正电,而是带负电。由于静电感应,在导体的左端(近端)出现正电荷,在导体的右端(远端)出现等量的负电荷。此时当导体左端(近端)或右端(远端)接地后,那么结果会怎样?
按照课本中的解释,学生很容易得出哪一端接地哪一端的电荷就不再存在的错误结论。而事实是无论是左端(近端)还是右端(远端)接地,其结果都是一样的。在解决“电场中的导体”一类问题时,必须待到讲完“静电现象的应用”这一节,紧紧抓住在静电平衡条件下导体是一个等势体这一概念。类似上面一些问题就十分容易得到解决。在正电荷附近放一个不带电的导体,用导线与大地相连,由于原来的电势大于零(正点电荷中各点的电势均大于零),而大地的电势等于零,大地上的自由电子在电场力的作用下由电势低处向电势高处运动,则导体有多余负电荷,达到一定程度的时候,导体和大地电势相等,自由电子不再向导体移动。所以不论把导线接在左端(近端)还是右端(远端),接地后导体都是带负电。如果再把接地导线断开,移走,则就带负电了。如图2(a)、(b)所示。
同理,如果小球带的是负电,导体接地后的情况如图3(a)、(b)所示,原来的电势小于零(负点电荷中各点的电势均小于零),而大地的电势等于零,导体上的自由电子在电场力的作用下由电势低处向电势高处(大地)运动,则导体有多余正电荷,达到一定程度的时候,导体和大地电势相等,自由电子不再向大地移动。所以不论把导线接在左端(近端)还是右端(远端),接地后导体都如图3(a)、(b)所示。
静电平衡问题素来有电场中的“迷宫”之称,顺利走出“迷宫”要靠描绘电场的形象工具──电场线,来判断出电势的高低。首先,根据教材讲清基本的静电感应现象以及静电平衡状态和特点:处于静电平衡状态下的导体内部场强处处为零;整个导体是一个等势体、导体表面是一个等势面。在这一过程中要突出:1.电场的观念和作用;2.等势面与电场线及电场线与电势的关系;3.电荷受电场力而运动,引起电荷的重新分布;4.各种典型电场的电场线分布情况。
通过以上教学使学生在头脑里形成清晰而鲜明的“电场——电荷——受力——运动”物理图景,为对静电感应问题的分析打下理论基础。
这样,让学生知道分析此类问题的方法,就是要首先明确电场的分布,进而研究自由电荷在此电场力作用下的运动而出现感应电荷的重新分布。采用“电场、电荷、受力、運动”这一教学思维方法进行课堂教学,较好地帮助学生突破此难点,收到较好的教学效果。
参考文献:
[1]黄菊娣.用“概念层”教学法进行物理课堂教学[J].技术物理教学,2008.
[2]李志平.关于《静电感应》教学方法的探讨[J].高等函授学报:自然科学版,2002.
[3]王素霞.电场线的应用[J].技术物理教学,2007.
【关键词】高中物理 教学 静电感应
普通高中课程标准实验教科书物理(人教版选修3—1),在“电荷及其守恒定律”一节中,讲到静电感应时有这样一段话“当一个带电体靠近导体时,由于电荷间相互吸引或排斥,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。”按此说法,我认为在解释静电感应现象时容易引起误解。
在一个用绝缘柱支持的带正电的小球附近,放置一个用绝缘柱支持的不带电的导体。如图1(a)所示,由于静电感应,在导体的左端(近端)出现负电荷,在导体的右端(远端)出现等量的正电荷。如图1(b)所示,若把导体右端(远端)接地,导体的右端(远端)的正电荷就不再存在,通常被说成是“由大地来的负电荷所中和”。但这样的解释没有抓住问题的本质。爱思考的学生会提出如下的问题:
1.如图1(b)中的导体接地线如果不是从右端(远端)引出,而是从左端(近端)引出。那么结果会怎样?如何解释。
2.如果图1(a)的小球不是带正电,而是带负电。由于静电感应,在导体的左端(近端)出现正电荷,在导体的右端(远端)出现等量的负电荷。此时当导体左端(近端)或右端(远端)接地后,那么结果会怎样?
按照课本中的解释,学生很容易得出哪一端接地哪一端的电荷就不再存在的错误结论。而事实是无论是左端(近端)还是右端(远端)接地,其结果都是一样的。在解决“电场中的导体”一类问题时,必须待到讲完“静电现象的应用”这一节,紧紧抓住在静电平衡条件下导体是一个等势体这一概念。类似上面一些问题就十分容易得到解决。在正电荷附近放一个不带电的导体,用导线与大地相连,由于原来的电势大于零(正点电荷中各点的电势均大于零),而大地的电势等于零,大地上的自由电子在电场力的作用下由电势低处向电势高处运动,则导体有多余负电荷,达到一定程度的时候,导体和大地电势相等,自由电子不再向导体移动。所以不论把导线接在左端(近端)还是右端(远端),接地后导体都是带负电。如果再把接地导线断开,移走,则就带负电了。如图2(a)、(b)所示。
同理,如果小球带的是负电,导体接地后的情况如图3(a)、(b)所示,原来的电势小于零(负点电荷中各点的电势均小于零),而大地的电势等于零,导体上的自由电子在电场力的作用下由电势低处向电势高处(大地)运动,则导体有多余正电荷,达到一定程度的时候,导体和大地电势相等,自由电子不再向大地移动。所以不论把导线接在左端(近端)还是右端(远端),接地后导体都如图3(a)、(b)所示。
静电平衡问题素来有电场中的“迷宫”之称,顺利走出“迷宫”要靠描绘电场的形象工具──电场线,来判断出电势的高低。首先,根据教材讲清基本的静电感应现象以及静电平衡状态和特点:处于静电平衡状态下的导体内部场强处处为零;整个导体是一个等势体、导体表面是一个等势面。在这一过程中要突出:1.电场的观念和作用;2.等势面与电场线及电场线与电势的关系;3.电荷受电场力而运动,引起电荷的重新分布;4.各种典型电场的电场线分布情况。
通过以上教学使学生在头脑里形成清晰而鲜明的“电场——电荷——受力——运动”物理图景,为对静电感应问题的分析打下理论基础。
这样,让学生知道分析此类问题的方法,就是要首先明确电场的分布,进而研究自由电荷在此电场力作用下的运动而出现感应电荷的重新分布。采用“电场、电荷、受力、運动”这一教学思维方法进行课堂教学,较好地帮助学生突破此难点,收到较好的教学效果。
参考文献:
[1]黄菊娣.用“概念层”教学法进行物理课堂教学[J].技术物理教学,2008.
[2]李志平.关于《静电感应》教学方法的探讨[J].高等函授学报:自然科学版,2002.
[3]王素霞.电场线的应用[J].技术物理教学,2007.