現行教材中一個重要關系式表述的不妥和修改建議

李海浪

(九江市同文中學　江西 九江　332000)

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現行教材中一個重要關系式表述的不妥和修改建議

李海浪

(九江市同文中學江西 九江332000)

摘 要：電勢差和電場強度關系是高中物理教材中的一個重要關系式，現行的幾種新課標教材公式表述都有不妥之處，本文對此作了比較分析，并對教材中的表述提出了改進建議．

關鍵詞：電勢差電場強度關系多版本教材改進意見

根據教材定義(以人教版為例)，電場中A,B兩點電勢差UAB=φA-φB．電勢差是有正負的，當A點電勢低于B點電勢，電勢差UAB就是負值．但“第一種表述”中，當電勢差UAB出現負值，等號右邊電場強度E和沿電場方向距離d乘積的符號卻是正號，不相等了．有學生認為只要電場強度補一個負號(他們的理由是場強有時候也是負的)，或者距離加一個負號就“相等了”，這些說法顯然是錯誤的．因為電場強度的負號是在一維情況下，人為規定正方向后，與正方向相反的情況下才出現的，與電勢差的正負號沒有任何關系．等號左右正負號不匹配，等式怎么能成立？教師講題或學生練習中這個問題常常會感到有點麻煩．

“第二種表述”由于電勢差不寫下腳標，一般表示電勢差的絕對值，等號兩邊都是正值，不存在正負號匹配問題，等式是沒問題的．但這樣的話，似乎在回避問題，因為在實際問題當中，的確會出現涉及電場強度E與兩點電勢差UAB關系的問題，學生遇到這類問題往往感到疑惑，作為教材和教輔資料，應該給學生以必要的說明或指導．

查詢普通物理教材，我們發現關于電勢差與電場強度關系的表述是相當嚴謹的，這些教材一般先引入電勢梯度矢量，然后得出“電場中任意點的場強等于該點電勢梯度的負值”，即E=-gradφ=-φ，這樣的表達式，等號兩邊都是有方向的矢量，顯然沒有任何問題．

不過，這樣的表述，難度比較大，超越了教學要求，中學階段不可能這樣處理，如何表述才比較合適呢？

筆者建議，關于電勢差與電場強度關系的表述，以人教版為例，可以在原有推導基礎上，補充說明，“如果勻強電場中A，B兩點的電勢關系為φA<φB，則UAB= -Ed”，最后總結得出，“勻強電場中兩點間電勢差(絕對值)等于電場強度與這兩點沿電場方向距離的乘積”，并給出“U=Ed”這一表達式．

這樣處理至少有兩點好處．

第一，討論更嚴謹、完整，如果教材已經討論了UAB= -Ed這種情況，學生不會再提出φA<φB情況下，原教材中公式UAB=Ed兩邊正負號矛盾的問題；

第二，便于學生選擇應用恰當的公式，今后遇到相關問題的時候，學生可以選擇電勢差帶下腳標的關系式UAB=Ed或UAB= -Ed，也可以選用只考慮各個量絕對值的公式U=Ed．

參 考 文 獻

1人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心．普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-1．北京：人民教育出版社，2010

2司南中學物理教材編寫組.普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-1.山東：山東科學技術出版社,2011.7

3廣東基礎教育課程資源研究開發中心物理教材編寫組.普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-1.廣州：廣東教育出版社，2004.7

4教育科學出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-1.北京：教育科學出版社,

5上海科學技術出版社.普通高中課程標準實驗教科書物理·選修3-1.上海：上海科學技術出版社,2013

6程守珠，姜之永.普通物理學(第2冊)(第5版).北京：高等教育出版社，1998

7張三慧.大學物理學第3冊電磁學(第2版) .北京：清華大學出版社，1999.12

The Inappropriate Expression of an Important Equation in the Current Physics Textbook and Its Modification Suggestion

Li Hailang

(Jiujiang Tongwen Middle School, Jiujiang, Jiangxi332000)

Abstract:For high school education, an equation of the electric potential and the electric field is an important formula in physics, but the equation in current new textbook has several shortcomings. This paper makes a comparative analysis and put forward suggestions for improvement in the teaching material.

Key words:electric potential; electric field; relationship; textbook; suggestions

(收稿日期：2015-11-13)