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刊名: 教师教育研究
主办: 北京师范大学;华东师范大学;高等学校教资培训交流北京中心
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1672-5905
CN: 11-5147/G4
邮发代号:2-418

历史沿革:
曾用刊名:高等师范教育研究
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1989

例析电场中的“似是而非”

【作者】 朱宗杰 王西伟

【机构】 山东省郯城第一中学

【摘要】
【关键词】
【正文】

  电场是高中物理中非常重要的部分,更是高考考查的重点内容。然而笔者在教学过程中发现,许多同学由于对某些物理概念含糊不清,对一些常见现象长期存在错误认识,对定律适用范围和本质把握不准,以及对某些具体的物理过程理解不到位,久而久之就会形成许多“似是而非”的问题,最终造成了许多想象不到的错误。现举例分类加以说明。
  一、对不同场强公式的适用范围把握不准:
  常见题型:真空中相距为的电量皆为的两个点电荷,它们之间的相互作用力为多少?
  

 

 

 

 

  
  错因分析:前者错误的将带电平行板当做点电荷来处理了,事实上,当平行板的尺寸与板间距相差不大或者比板间距还大时,绝不能将带电平行板看成点电荷;后者采用的公式F=QE本身没啥错误,但是对场强的大小把握不准。其实通过场力的作用机理不难知道,正极板对负极板的引力是由于负极板放入正极板所产生的电场之中才产生的,反之亦然。而两极板间的场强E=■,是由正负极板上的电荷共同叠加产生的,并非由其中的一个极板单独所产生,故公式中的场强E不能用■来代入计算。
  

 

  二、对一些现象长期存在错误认识:
  比如通过学习《电荷及其守恒定律》这一节的知识,我们知道,使物体带电有三种方式:摩擦起电、接触起电和感应起电。然而笔者在所带的历届学生当中做过这样的一个问卷调查,为什么带电体会吸引轻小物体?几乎所有的同学都会回答是因为静电感应。也许我们好多教师也是这么认为的。那么事实果真如此么?
  当带电体靠近微小物体时,貌似离带电体较近的一端被感应出异种电荷,离的较远的那一端被感应出同种电荷,这样靠近带电体的一端受到的引力就会超过另外一端所受到的斥力,从而合力表现为引力,只要当合力大于小物体的重力,物体就会被吸引。
  其实只须稍加分析就会知道这种观点的错误之处,因为那些被吸引的小物体多数都是纸片等绝缘体,组成它们的分子中的正负电荷束缚的很紧,内部基本上是没有可以自由移动的电荷的,因此它们根本就不可能发生静电感应现象。
  要解释清楚这个问题,还要从电介质的内部结构说起。电介质有无极分子和有极分子之分。若电介质是由无极分子构成,在没有外电场的时候,正负电荷的“重心”重合,分子总体对外不显电性;若由有极分子组成,就是没有外电场时,正负电荷的“重心”也不重合,正负电荷形成电偶极子,单个分子具有电性,但是由于分子热运动的无规则性,大量分子的电偶极子的取向都是杂乱无章的,因此电介质对外还是不显电性的。
  当带电体靠近轻小物体时,由于外电场的作用,若轻小物体由无极分子构成,则各分子的正负电荷沿电场方向拉开一定的距离,从而形成电偶极子,因为每一分子都极化为取向一致的电偶极子,从而在介质场垂直的两个端面分别出现了电性各异的正负电荷,即无极分子发生了位移极化;若轻小物体是由有极分子构成,则在电场力作用下,每一电偶极子极矩都趋于与外电场方向一致,在与外电场垂直的两个端面上也出现了电性各异的正负电荷,即发生了取向极化。不论是发生了位移极化还是取向极化,介质对外都显示出带电性(但是正负电荷总量仍然相等),两端面上的电荷和带电体相互作用,靠近的一端相互吸引,远离的一端互相排斥,因靠近带电体的一端场强较强,远离带电体的一端场强较若,故引力大于斥力,所有极化电荷受到的合力表现为引力,因此带电体能够吸引轻小物体。
  三、先入为主的思维方式在作祟:
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


  

 

 

 

  本题虽小,但是意义不小,主要有三点值得关注:其一,一根绳子上的张力只能有一个数值,不论绳子分为几段;其二,仔细审题,正确的受力分析才是解决问题的关键;其三,更为重要的是不能让学生养成生搬硬套、思维定势的陋习,而应具体问题具体分析。