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由于高中必修本下册《电场》一章中《电势差》的教学，涉及电势差和电势能这两个抽象的物理概念．教师感到难教，学生感到难学。如何讲好这一重、难点内容，许多物理教师都在进行探索。笔者通过研究、尝试、总结和改进，初步形成了用层次类比法进行该内容的教学，收到了良好的效果。今把它整理成文与同行研究探讨。
什么是层次类比法?简言之。就是把敦学内容分为几个层次(每个层次还可分为若干个小层次)，对每个层次的教学，使用恰当的类比方法，层层启发、步步诱导，以帮助学生形成概念和掌握物理知识。如《电势差》一节的敦学，我把该内容分为下述四个层次进行教学：(1)电场的作用；(2)电势差；(3)电势能；(4)应用。电势差和电势能的教学是整个教学的重点。下面具体介绍这四个层次的教学。
一、 从电场和重力场的类比认识电场的作用
现代教学论和敦学实践详明。复习重力场的有关知识有利于学生全面认识电场。教学中。我首先提出如下有关重力场的层次问题：①一个在空中瞬间静止的物体．不计空气作用时，它受到什么力的作用?②地球是怎样对物体施加这个作用的?③指出地球周围的重力场的方向；④地球上空的物体仪在这个力作用下将如何运动?通过讨论，学生明确了以下几层含义：①物体受重力的作用；②地球通过重力场对物体施加重力的作用；⑧重力场的方向总是竖直向下并指向地球；④只在重力的作用下，物体将沿重力场方向运动，接若我把这几层意义直观地用示意(图1)表示出来，以便丁学生掌握。
紧接着，提出电场的问题进行复习。我以处于负电荷的电场中的正电荷为例进行讨论，启发学生通过与重力场的类比，初步理解电场及其作用是：电场是电荷周围存在的物质场；场源电荷通过电场对处于其中的检验电荷施加力的作用；在电场力的作用下，电荷沿电场方向运动。我把这种情形用图2直观地表示了出来。
学生通过图2和图l的类比，很容易听懂所讲的内容。至此，电场作用的教学还没有完，原因是电场比重力场复杂，还必须把问题继续进一步深化。于是我又提出了下列问题：①若把上述情形中处于电场中的正电荷换成负电荷，则负电荷在电场作用下将如何运动?②如在正电荷产生的电场中，在检验电荷或负检验电荷的运动会发生改变吗?③如检验电荷开始时不是静止的，电荷的运动情况又将怎样?接着，引导学生用图3所示的情形进行分析讨论。
有比较才能有鉴别。通过上述问题的议论，教师的讲评，学生对电场及其作用，形成了全面、深刻的认识。由于电荷有正、负之分，因此，电荷受到的电场力可能跟电场方向相同，也可能跟电场方向相反，这一点是电场力跟重力的根本区别。正由于此，静止电荷在电场力作用下的运动，可能与E反向。当电荷具有不在电场方向上的初速度时，检验电荷将作类似于抛体的运动(限于匀强电场的情形)。
在这一层次的教学过程中，通过电场和重力场的类比，从同中求异，突出本质，使学生对电场及其作用形成了比较完整正确的认识。
二、从电场力做功和重力做功的类比认识电势差
由于电势差的概念涉及到电场力所做的功，冈此，对电势差的教学，必须使学生先明确电场力做功的特点。它可通过和重力做功的情形类比来进行。
在回顾重力做功知识时，先让学生明确以下几层意义：①重力做功的多少跟物体的运动路径无关；②重力做正功，物体沿重力场方向运动，重力做负功，物体逆着重力场方向运动；③重力做正功使物体重力势能减少，做负功使物体的重力势能增加。
在此基础上，我适时提出电场力做功的问题：“在一个负电荷Q产生的电场中，有一个正的点电荷q。问：①电荷q在电场力作用下将怎样运动(以图4为例进行讨论)?②在电荷q的运动过程中，电场力是否做功?做什么功?③若电场力做功，电荷q的能量是否发生变化?如变化，是增加还是减少?
通过点拨，并与重力做功比较，使学生对电场力做功有了初步的认识。然后教师强调指出：电场力做功跟重力做功类似，它做功的多少也跟电荷运动的路径无关，做正功时使电荷的能量减少，做负功时使电荷能最增加。由于电荷有正、负之分，电场力做功比重力做功复杂些。因此，讨论电场做功时，必须依据电荷的正负，判定电场力做功的正负，再确定电荷能量的增减。
在学生明确重力做的功：W=G·△h之后，再引导学生总结出电场力的功为：WF=qU。这样通过类比引人电势差的概念．学生就比较容易理解电势差的定义了。
建立电势差的概念之后．为了突出电势差反映电场能的性质这一本质，除了让学生了解其单位和标量性外，还必须让学生依据U=WF/q讨论弄清以下两点：①电场力做功跟电荷在电场方向上的位移(即位置变化)有关，所以电势差对应于在电场方向上的两个不同的位置。②电量q是一定电荷的电量，电势差与这个电量无关。
三、从电势差和高度差的类比认识电势能
首先启发学生弄清为什么在电场方向上各不同点之间会存在电势差?
要弄清这个问题，涉及到电势能的概念。教学上应先通过学生回顾重力做功的效果，设想一个质量为m的物体，从离地面竖直高度为h1处自由下落至高度为h2处时，问：①重力做了多少功?②物体的重力势能改变了多少?③重力做的功做和物体重力势能的变化之问的关系是什么?使学生明确：重力做功导至物体的重力势能发生改变，重力做的功和物体重力势能的变化量在数值上相等。即
WG=mgh1-mgh2=△EP
在此基础上，再启发学生从电场力做功跟重力做功类比，学生就不难得出，“电场力做功的结果导至移动电荷的能量发生变化，而rL电场力做功和电荷能量的改变量在数值上也柑等，即WF=△E。”进一步让学生比较，学生很容易理解：重力做的功： WG=△EP=G·△h；电场力做的功：WF=△E=qU。
至此，进一步提出：“怎样才能准确地描述电场中不同点的能的性质呢?”把学生的思路引向电势能的定义t通过适当疏导使学生逐步认识到：电荷在电场中所处的位置不同，电荷所具有的能最一般不相同。然后指出，这种由电场和电荷处于电场中的位置二者共同决定的能最叫做电势能。
对计算电荷在电场中某点所具有的电势能，教师可在上述基础上进一步指出：电势能跟重力势能一样，也是一个相对量。计算电势能时必须事先选定零势能点，这样，电荷在电场中某点的电势能就等于该点的电势能与参考点电势能的差值。
四、关于电势差和电势能的应用
这个问题的教学没有多大难度，这里不再叙述。
什么是层次类比法?简言之。就是把敦学内容分为几个层次(每个层次还可分为若干个小层次)，对每个层次的教学，使用恰当的类比方法，层层启发、步步诱导，以帮助学生形成概念和掌握物理知识。如《电势差》一节的敦学，我把该内容分为下述四个层次进行教学：(1)电场的作用；(2)电势差；(3)电势能；(4)应用。电势差和电势能的教学是整个教学的重点。下面具体介绍这四个层次的教学。
一、 从电场和重力场的类比认识电场的作用
现代教学论和敦学实践详明。复习重力场的有关知识有利于学生全面认识电场。教学中。我首先提出如下有关重力场的层次问题：①一个在空中瞬间静止的物体．不计空气作用时，它受到什么力的作用?②地球是怎样对物体施加这个作用的?③指出地球周围的重力场的方向；④地球上空的物体仪在这个力作用下将如何运动?通过讨论，学生明确了以下几层含义：①物体受重力的作用；②地球通过重力场对物体施加重力的作用；⑧重力场的方向总是竖直向下并指向地球；④只在重力的作用下，物体将沿重力场方向运动，接若我把这几层意义直观地用示意(图1)表示出来，以便丁学生掌握。
紧接着，提出电场的问题进行复习。我以处于负电荷的电场中的正电荷为例进行讨论，启发学生通过与重力场的类比，初步理解电场及其作用是：电场是电荷周围存在的物质场；场源电荷通过电场对处于其中的检验电荷施加力的作用；在电场力的作用下，电荷沿电场方向运动。我把这种情形用图2直观地表示了出来。
学生通过图2和图l的类比，很容易听懂所讲的内容。至此，电场作用的教学还没有完，原因是电场比重力场复杂，还必须把问题继续进一步深化。于是我又提出了下列问题：①若把上述情形中处于电场中的正电荷换成负电荷，则负电荷在电场作用下将如何运动?②如在正电荷产生的电场中，在检验电荷或负检验电荷的运动会发生改变吗?③如检验电荷开始时不是静止的，电荷的运动情况又将怎样?接着，引导学生用图3所示的情形进行分析讨论。
有比较才能有鉴别。通过上述问题的议论，教师的讲评，学生对电场及其作用，形成了全面、深刻的认识。由于电荷有正、负之分，因此，电荷受到的电场力可能跟电场方向相同，也可能跟电场方向相反，这一点是电场力跟重力的根本区别。正由于此，静止电荷在电场力作用下的运动，可能与E反向。当电荷具有不在电场方向上的初速度时，检验电荷将作类似于抛体的运动(限于匀强电场的情形)。
在这一层次的教学过程中，通过电场和重力场的类比，从同中求异，突出本质，使学生对电场及其作用形成了比较完整正确的认识。
二、从电场力做功和重力做功的类比认识电势差
由于电势差的概念涉及到电场力所做的功，冈此，对电势差的教学，必须使学生先明确电场力做功的特点。它可通过和重力做功的情形类比来进行。
在回顾重力做功知识时，先让学生明确以下几层意义：①重力做功的多少跟物体的运动路径无关；②重力做正功，物体沿重力场方向运动，重力做负功，物体逆着重力场方向运动；③重力做正功使物体重力势能减少，做负功使物体的重力势能增加。
在此基础上，我适时提出电场力做功的问题：“在一个负电荷Q产生的电场中，有一个正的点电荷q。问：①电荷q在电场力作用下将怎样运动(以图4为例进行讨论)?②在电荷q的运动过程中，电场力是否做功?做什么功?③若电场力做功，电荷q的能量是否发生变化?如变化，是增加还是减少?
通过点拨，并与重力做功比较，使学生对电场力做功有了初步的认识。然后教师强调指出：电场力做功跟重力做功类似，它做功的多少也跟电荷运动的路径无关，做正功时使电荷的能量减少，做负功时使电荷能最增加。由于电荷有正、负之分，电场力做功比重力做功复杂些。因此，讨论电场做功时，必须依据电荷的正负，判定电场力做功的正负，再确定电荷能量的增减。
在学生明确重力做的功：W=G·△h之后，再引导学生总结出电场力的功为：WF=qU。这样通过类比引人电势差的概念．学生就比较容易理解电势差的定义了。
建立电势差的概念之后．为了突出电势差反映电场能的性质这一本质，除了让学生了解其单位和标量性外，还必须让学生依据U=WF/q讨论弄清以下两点：①电场力做功跟电荷在电场方向上的位移(即位置变化)有关，所以电势差对应于在电场方向上的两个不同的位置。②电量q是一定电荷的电量，电势差与这个电量无关。
三、从电势差和高度差的类比认识电势能
首先启发学生弄清为什么在电场方向上各不同点之间会存在电势差?
要弄清这个问题，涉及到电势能的概念。教学上应先通过学生回顾重力做功的效果，设想一个质量为m的物体，从离地面竖直高度为h1处自由下落至高度为h2处时，问：①重力做了多少功?②物体的重力势能改变了多少?③重力做的功做和物体重力势能的变化之问的关系是什么?使学生明确：重力做功导至物体的重力势能发生改变，重力做的功和物体重力势能的变化量在数值上相等。即
WG=mgh1-mgh2=△EP
在此基础上，再启发学生从电场力做功跟重力做功类比，学生就不难得出，“电场力做功的结果导至移动电荷的能量发生变化，而rL电场力做功和电荷能量的改变量在数值上也柑等，即WF=△E。”进一步让学生比较，学生很容易理解：重力做的功： WG=△EP=G·△h；电场力做的功：WF=△E=qU。
至此，进一步提出：“怎样才能准确地描述电场中不同点的能的性质呢?”把学生的思路引向电势能的定义t通过适当疏导使学生逐步认识到：电荷在电场中所处的位置不同，电荷所具有的能最一般不相同。然后指出，这种由电场和电荷处于电场中的位置二者共同决定的能最叫做电势能。
对计算电荷在电场中某点所具有的电势能，教师可在上述基础上进一步指出：电势能跟重力势能一样，也是一个相对量。计算电势能时必须事先选定零势能点，这样，电荷在电场中某点的电势能就等于该点的电势能与参考点电势能的差值。
四、关于电势差和电势能的应用
这个问题的教学没有多大难度，这里不再叙述。