重力場和靜電場的比較學(xué)習(xí)

《重力場和靜電場的比較學(xué)習(xí)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

○理化生教學(xué)與研究2017年第7期周刊重力場和靜電場的比較學(xué)習(xí)陳蘇暢王洪娜（青島市五十八中，山東青島266100）摘要：重力場和靜電場之間具有很多共性，為了便于理解，教師常常建議學(xué)生將靜電場與相對熟悉的重力場類比學(xué)習(xí)，但二者之間是有差異的，如果對這些差異理解不夠，反而容易導(dǎo)致更多的困惑。作者將自己學(xué)習(xí)過程中的一些心得加以總結(jié)，希望起到拋磚引玉的作用。關(guān)鍵詞：靜電場重力場類比法場是一種客觀存在的特殊物質(zhì)，高中物理涉及重力場和2.比對理解中要注意的問題靜電場的學(xué)習(xí)。由于靜電場無法直觀地觀察到，為了便于理解，靜電場與重力場在很多方面相似，便于類比學(xué)習(xí)，但弄清常常建議學(xué)生將靜電場與相對熟悉的重力場類比學(xué)習(xí)［1］［2］，從楚靜電場與重力場間的差異與區(qū)別才能更好地掌握。而加深理解，而靜電場與重力場是有差異的，如果對這些差異2.1量綱差異理解不夠，反而容易導(dǎo)致更多的困惑。筆者將自己學(xué)習(xí)過程中重力場來源于萬有引力，其表達(dá)形式為：的一些心得總結(jié)出來，希望起到拋磚引玉的作用。gmm12F=1.重力場和靜電場的對比2r類比推理是由兩件事物的相似性類推出相似的性質(zhì)。重質(zhì)點或點電荷的庫侖力也可表示為：力場和靜電場有很多相似的性質(zhì)。kqq1.1定義對比F=12地球的重力場是重力勢的梯度，重力場強(qiáng)度又稱重力加2r速度，其定量描訴為：可以看到，重力和點電荷的庫侖力在形式上非常相似。事g=G實上，感覺重力場更像一個均勻的力場。其原因是在重力的計m算過程中，其分母r是由兩部分組成，地心到地面的距離（地球由靜止電荷（相對于觀察者靜止的電荷）激發(fā)的電場，靜半徑）加物體到地面的高度，地球半徑平均大約為6371.393千電場定量描述為：米，常常感知到的物體到地面的高度一般為幾十米，從量綱上F差異巨大，所以計算時忽略掉物體到地面的高度，感覺起來重E=q力場更像勻強(qiáng)電場。從表達(dá)式上看，二者具有類似的描述，但我們在使用重力2.2靜電場變化更復(fù)雜加速度時，往往忽略物體距離地面的高度，其值近似為常數(shù)，計算重力加速度時只需考慮地球質(zhì)量一種情況，表現(xiàn)為而且其方向垂直向下指向地心；靜電場則復(fù)雜得多，不僅受制引力，指向地心，如果距地面高度較小，可以忽略高度造成的于激發(fā)電場的靜電荷，還會因為同種電荷和不同種電荷作用重力加速度帶來的影響；而靜電場庫侖力計算時，在力的方向力截然相反。初學(xué)者很容易產(chǎn)生困惑，重力場從計算形式上類上要考慮是同種電荷還是異種電荷，同種電荷會相互排斥，故似于點電荷產(chǎn)生的電場，從感覺上更接近于勻強(qiáng)電場。在規(guī)定電場的方向與電勢的高低時都只能以正電荷為準(zhǔn)，負(fù)1.2功和能的性質(zhì)電荷反之，且電場電荷量形式多樣，其受力、運(yùn)動及能的各種重力場中的物體具有重力勢能，物體在重力場中某點的情況比重力場要復(fù)雜得多。重力勢能等于把物體從該點移到零勢能位置時重力做的功，3.借用圖形加深理解稱為絕對重力勢能，一般情況下，我們把物體從一個位置移動人們用電場線來描述電場，也可以用重力線來描述重力到另外一個位置，需要做正功或者負(fù)功，其差值滿足能量守恒場。只不過因為重力場比較簡單，資料上很少出現(xiàn)重力場的表定律。重力做功的特點是：做功只與運(yùn)動物體的始末位置有述，如下圖所示，參考靜電場的示意圖，繪制了重力場的示意關(guān)，與運(yùn)動物體所經(jīng)過的路徑無關(guān)。這個特點可表述如下：當(dāng)圖。通過圖形這種直觀的形式認(rèn)識靜電場線與重力場線的區(qū)物體從某點沿任一閉合路徑繞行一周回到該點時，重力所做的別和聯(lián)系，很容易對這兩種場的認(rèn)識留下明確的印象。功為零。具有這種特點的力稱為保守力，那么引力場可稱為保守場。在同樣的高度移動物體，重力場不做功。靜電場中的帶電物體同樣具有電勢能，電荷和靜電場共同組成系統(tǒng)。任何靜電場都可看做是靜電場中各點電荷的分電場的疊加，帶電物體在靜電場中移動時，電場力對帶電物體所做的功也就等于各個點電荷的電場力所做功的和。類似于重力場，因為每個點電荷的電場力所做的功都與路徑無關(guān)，所以相應(yīng)的代數(shù)和也與路徑無關(guān)。因此，靜電場力是保守力，靜電場也是保守場。在靜電場的等勢面間移動帶電物體，電場力不做功。1.3作用區(qū)域重力場的任何物體，不管何種位置或運(yùn)動狀態(tài)，都會因為地球的萬有引力而產(chǎn)生重力；處于靜電場的點電荷因為存在靜電力的作用，產(chǎn)生庫侖力，但是由于靜電屏蔽，靜電場中的金屬空腔內(nèi)，帶電物體不受靜電場作用，這一點和重力場不4.復(fù)合場問題同，在計算力和功的時候需要注意，避免出錯。復(fù)合場是指重力場、電場并存的場（也可以疊加磁力場）。134

1周刊2017年第7期○理化生教學(xué)與研究如何進(jìn)行初中物理電學(xué)實驗復(fù)習(xí)李曉龍（會寧縣桃林中學(xué)，甘肅會寧730799）摘要：初中物理電學(xué)實驗是每年中考的高頻考點，如何進(jìn)行中考前的電學(xué)實驗復(fù)習(xí)，作者有以下做法。關(guān)鍵詞：初中物理電學(xué)實驗復(fù)習(xí)整體掌握細(xì)節(jié)處理比較異同實驗探究題目是每年中考必考的題型，分析近幾年的中是不科學(xué)的、不全面的甚至錯誤的，因此為了全面科學(xué)地探究考題目，電學(xué)實驗每年都是必考的，當(dāng)然對于實驗的學(xué)習(xí)，主各物理現(xiàn)象的規(guī)律，必須進(jìn)行多次測量。在《串、并聯(lián)電路的電要在上新課時進(jìn)實驗室鍛煉實踐動手能力、團(tuán)隊合作能力、探流關(guān)系》、《串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系》實驗中，要更換不同規(guī)格究能力。但在綜合復(fù)習(xí)階段，不可能把學(xué)生帶進(jìn)實驗室逐一地的小燈泡進(jìn)行多次測量；在《探究———電流與電壓電阻的關(guān)做實驗，只有把所有的電學(xué)實驗整合在一起，使學(xué)生對電學(xué)實系》、《伏安法測電阻》實驗中，要通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片驗有整體的把握，形成體系，然后通過對比，掌握每個實驗的進(jìn)行多次測量和記錄，在《探究———小燈泡的電功率》實驗中，異同，既掌握電學(xué)實驗的共性，又對每個實驗有細(xì)微的區(qū)別，也要通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的讀數(shù)略大于、等只有這樣才能在中考時取得高分。在多年中考復(fù)習(xí)教學(xué)中，筆于、略小于額定電壓的情況下進(jìn)行測量和記錄，然后算出不同者有如下做法。條件下燈泡的實際功率，當(dāng)實際電壓等于額定電壓時，實際功一、整體掌握，形成體系率等于額定功率，絕不能以三次功率的平均值作為額定功率。初中物理電學(xué)部分的實驗主要有《串、并聯(lián)電路的電流關(guān)三、研究方法的選取不同系》、《串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系》、《探究———影響電阻大小的《探究———影響電阻大小的因素》、《探究———電流與電壓因素》、《探究———電流與電壓電阻的關(guān)系》、《伏安法測電阻》、電阻的關(guān)系》兩個實驗采用的是控制變量法，而且對《探《探究———小燈泡的電功率》共六個，在這六個學(xué)生實驗中都究———電流與電壓電阻的關(guān)系》來說，整個實驗分為兩個過要用到電壓表和電流表這兩種測量器材，所以熟練掌握這兩程：其一是當(dāng)電阻一定時，探究電流與電壓的關(guān)系；其二是當(dāng)種器材的使用是做好實驗的基礎(chǔ)，對于這兩種器材，要求學(xué)生電壓一定時，探究電流與電阻的關(guān)系。在這兩個過程中，滑動“四會”，即“會調(diào)零、會選擇量程、會連接、會讀數(shù)”。在《探變阻器的作用是不同的。在第一個過程中，一方面滑動變阻器究———電流與電壓電阻的關(guān)系》、《伏安法測電阻》、《探究———起保護(hù)電路的作用，另一方面通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，改小燈泡的電功率》三個實驗中還用到一個重要的電學(xué)儀變電路中的電流；進(jìn)而改變定值電阻兩端的電壓；在第二個過器———滑動變阻器，對于滑動變阻器要求學(xué)生掌握它的制成程中，滑動變阻器保護(hù)電路的作用沒變，但通過調(diào)節(jié)滑片，使原理（通過改變連入電路的電阻線的長短改變連入電路的電電阻兩端的電壓保持不變。阻值）和接線柱的選擇（一上一下）及接入電路部分（滑片與下四、實驗電路基本相同面接線柱之間的部分）的確定，知道連入電路的電阻值只與下對于《探究———電流與電壓電阻的關(guān)系》、《伏安法測電面接線柱的選擇有關(guān)。阻》、《探究———小燈泡的電功率》三個實驗，它們的實驗電路二、多次實驗，各具千秋圖基本相同，如下圖所示：實驗探究是學(xué)習(xí)物理的一種重要的方法，而實驗離不開測量，對某個物理量往往需要進(jìn)行多次的測量，雖然多次測量的目的各不相同，卻是有規(guī)律可循的。物理實驗探究中多次測量的目的從大的方面看有兩個目的：一是為了求平均值減小誤差；二是為了尋找普遍性規(guī)律。測量誤差是測量不可避免的。為了達(dá)到測量的準(zhǔn)確程度，必須對測量結(jié)果進(jìn)行估讀，估讀數(shù)據(jù)時大時小，因而為了減小測量誤差，提高測量的準(zhǔn)確程度，多次測量求平均值達(dá)到減小五、實驗原理不同實驗誤差是一種行之有效的方法。在《伏安法測電阻》實驗中，《伏安法測電阻》的實驗原理為：R=U/I；《探究———小燈泡被測電阻的阻值是確定的，多次測量只是為了減少測量值和的電功率》的實驗原理為：P=UI。真實值的差距?？傊妼W(xué)的這六個實驗是初中物理實驗的重點，也是每更多的物理測量是為了探索大自然中各種現(xiàn)象的規(guī)律。年的高頻考點。通過上面幾方面的學(xué)習(xí)，學(xué)生電學(xué)實驗有一個由于不同物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系的多樣性和復(fù)雜性及少數(shù)幾整體的把握，形成知識框架，不僅掌握電學(xué)實驗的共性，而且次測量往往具有一定的偶然性、片面性，如果僅通過少數(shù)幾次掌握每個實驗的細(xì)微差別，在考試中避免張冠李戴現(xiàn)象。測量就輕易做出結(jié)論，便和瞎子摸象沒有多大區(qū)別，結(jié)論往往復(fù)合場受力問題解題時，應(yīng)該分別考慮物體所受重力、庫侖力參考文獻(xiàn)：的作用，由于重力場和靜電場均為保守場，可能的話用能量的［1］張吉乾.靜電場與重力場的類比學(xué)習(xí)［J］.課堂內(nèi)外·教觀點求解問題。師版，2015，8：65-66.5.結(jié)語［2］周曉薇.靜電場與引力場的比較［J］.科教文匯，2010.重力場和靜電場之間具有很多相似的共性，用類比法可03：100.以加深認(rèn)識和理解，但是如果對二者之間的差異理解不夠，反［3］鄭永成，用類比法研究電場［J］.科學(xué)導(dǎo)報，2013（14）：345.而容易導(dǎo)致更多的困惑。以上是筆者的一些心得，希望起到拋磚引玉的作用。指導(dǎo)老師：王洪娜135