電勢和電勢差的類比物理情境教學

裴巖巖

【內容摘要】目前大多數學生認為物理概念十分理性，一定程度上影響后續學習和概念理解。為解決“電勢和電勢差的類比物理情境教學”個人進行了以下探索：合理提出問題，引導學生啟發概念思維；合理假設與猜想，引導學生進入物理情境；正確推理和分析，合理得出物理概念；相互溝通與合作，取長補短。

【關鍵詞】電勢 電勢差 概念思維 物理情境

電勢和電勢差在高中物理教學的重要組成部分，教學內容中涵蓋了電場力做功與電勢能之間的關系，同時也包括電場力做功的特點。在教學中，如果學生自身具備和物理概念有關的生活經驗和知識基礎，則有利于學生較易地理解物理知識。本文通過運用類比物理情境教學引導學生通過探究、合作及合作的方式構建物理模型，在創設的情境中將抽象的概念結合學生已有的知識體系，進一步提高質量。

一、合理提出問題，引導學生啟發概念思維

重力場和電場二者之間有許多地方十分相似，積極引導學生對物理世界中的物理規律進行初步認識，了解其和諧美和對稱美。教師還要引導學生放寬視野，將物理中的各個現象規律聯系起來有利于學生活躍思維。科學合理的設置問題能啟發學生認識抽象的電場，也能在電場中引出受力和能量的教學情境，也為猜想和假設電勢差、電勢能及電勢做好鋪墊。可設置以下問題：電場的基本性質是什么；如電場會對電荷做功嗎；電場力對電荷做功會不會引起某種能的變化；學生有了重力場作為基礎并不會對電場太過陌生，也會產生不同的思考，發表自己不同的見解。

二、合理假設與猜想，引導學生進入物理情境

復習重力場相關知識目的在于讓學生進入熟悉的物理情境，從而進一步對物理現象展開猜想和探究，一方面活躍了教學氣氛，也能調動學生積極性。學生在解決相關電場問題時會運用現有的知識體系，此時就會凸顯學生在認知方面的不足，所以教師可在課堂教學中運用類比思維鼓勵學生大膽假設，充分肯定學生發表的觀點，使學生的創造性和求知欲得到激發。可從以下方面實施：先引導學生，教師在教學中可先比較電力場做功和重力場做功的相同之處以及不同之處。如果發生相同的教學情境可組織學生交流有關重力場和電場知識，學生在此時會針對物理現象產生猜想和假設，教師也可趁機發起提問，如重力勢能是由什么決定的能及它的特點；重力做功有什么特點；電場中的能有什么特點；在電場中電荷是否有能等。最后教師總結類比思維的推理較為主觀且不充分，確認其猜想是否正確還需嚴格的理論推證。

三、正確推理和分析，合理得出物理概念

在前兩個階段探究的基礎上，學生已經慢慢進入探究物理概念的情境。教師此時將學生分為不同小組進行情境討論，雙方指出優點和彌補不足。教師在整個學習過程中起到引導和啟發的作用，學生則是課堂中的主角。同時需要教師借用恰當的教學時機促使學生在推證中發現問題和解決問題，嘗試學習中的苦與樂。物理知識中不乏有抽象的概念課程，其中電勢就是一種，利用類比推理分析電場的特點，讓學生能靈活且多方位的應用和理解有關電場的知識。

例：有關重力做功可運用類比推理出其和路徑無關聯；教師要明確告知學生，解決物理問題時要從簡單情境著手，因此在對重力做功進行推理時可先從勻強電場分析。利用圖1確定物理情境后可讓學生自主展開推理。（1）電荷沿直線A運動到B，通過計算電功力做的功得到：WAB=FsABcosθ=qESAC

此時教師對學生進行引導，讓學生之間相互討論分析，得出，電荷q會沿折線A、C、B不斷從A運動至B，靜電力會在線段AC上對q做功qESAC，在線段CB上電場力方向和運動方向呈垂直方向，其中電場力不做功。在整個過程中電場力做功：WAB=qESAC。學生通過推導可得知，電荷在勻強電場中會發生運動，由此說明電荷運動路徑和電場力做功之間沒有聯系，教師可運用類似的方法證明非勻強電場，會得到相同的結論。

四、相互溝通與合作，取長補短

雖然類比方法能推理出新的物理概念，然而還需區別不同情境的各自特點，通常當學生對這些物理概念學習之后，既要明確二者之間的不同，同時也要明確重力場和電場的相似之處。只有這樣才能保證在應用過程中不出差錯。對此就需要師生、生與生之間進行深入交流和評價，找出雙方的不足，總結對方的優點和亮點，讓學生體驗成功的愉悅。不同小組在探究的進度和深度方面都不同，在一定時間范圍內多數小組可完成探究，對此可派出相關小組成員講解探究結果，教師和其他小組成員學生可對該小組成果開展討論和交流。