高中物理疊加場問題的幾種解題技巧

唐啟元

湖南省長沙市長郡中學

高中物理疊加場問題的幾種解題技巧

唐啟元

湖南省長沙市長郡中學

電場疊加作為高中物理教材中的一部分，是從電場的物理性質出發，引發了一系列的現象并且非常陌生的新概念和物理量，還正是因為出現了這些不是非常熟悉的抽象新概念和物理量，導致了學生對物理電場的學習望而卻步，想要更好學好電場部分的內容，對學生學好高中物理的電場疊加有非常大的幫助，文中具體從高中物理疊加場中出現的問題進行分析，同時根據本身的高中學習，給出集中解題技巧。希望給有關學生一些借鑒幫助。

高中物理 疊加場 幾種解題技巧

疊加場，就是指同一個區域中同時存在了重力場、電場、磁場三場中任意兩場或者三場同時存在，其中電場和磁場都是勻強場，疊加場中帶電粒子的運動問題是最為經典的力電綜合問題，具有非常非常明顯的力學特征，都是要從受力、運動、功能角度來進行分析，包含的運動種類很多，包含勻速直線運動、勻變速直線運動等等，因此這種問題綜合性太強，使用物理處理問題的能力要求也比較高，從場的組合種類來講，分為四類，

重力和電場并存、重力和磁場并存、電場和磁場并存或者是重力、電場、磁場三場都存在。

1 電場的基礎知識

作為解決物理問題最關鍵的部分就是要有非常扎實的物理基礎知識，想要將電場疊加中的問題解決也是需要掌握好扎實的基礎知識，因為物理學科概念比較多，學生在學習的過程中特別要關注對物理規律、公式等方面的掌握是否熟練。掌握好電場知識就需要保證自己有良好的扎實的基礎知識的掌握，所以物理概念的掌握程度就是重點。對物理概念掌握的生疏熟練，直接對各種電場問題的解決分析有決定作用。一旦沒有扎實的基礎知識，就像沒有后盾一樣，解答問題就往常停留于外表，無法深入到精髓中，一旦題目形式稍微改變，就會出現手足無措的情形。因此，想要自己更好的將物理電場問題解決，就千萬不能夠冷落課本的基礎教學，要完全對教材知識進行熟悉，才能夠取得良好的效果，所以，學習過程中要重點學好基礎知識，要對學習的知識進行分門別類，構建系統的知識網絡。

2 高中物理疊加場問題的幾種解題技巧

（1）例1：絕緣球殼是半徑為R，同時帶有電量為+Q的電荷，另外的一個帶有電量的+q的點電荷放在球心上，因為對稱的性質，點電荷受力是0，目前球殼中挖去半徑為r(r＜R)的一個圓孔，同時將在球心的點電荷所受到的力的大小是多少？（已知靜電力恒量是k）。

方法1：“補償法”的方式來進行解答。因為球殼上挖圓孔，就等于圓孔地方放了一等量的一種電荷，電量是q'=Qπr2/4πR2，因為挖掉的小孔之前受力是平衡的，因此挖去之后的受力就是q'于q的庫侖力。就是F=kqQr2/4R2×1/ R2=kqQr2/4R4，整個的方向是從球心向小孔中心指向的。

方法2：題干中還可以等效在挖去一個小圓孔的關于球心對稱的另外一側放上了一種的等量同種電荷q'，因為在球心的地方q所出現的電場力，因為q'=r2Q/4R2，同時因為和q是屬于同一種電荷，因此F=kqQr2/4R4，同時，方向還是從球心指向小孔中心。在求解電場強度的時候，要對需要進行研究的對象進行分割補償方式，從而讓不理想的模型，或者并不是對稱的形狀轉化為對稱的形狀，將結構簡化更好的進行解答問題。

（2）例2：假設+Q作為一個比較均勻的帶電的圓環的帶電荷量，其中作為半徑的就是R，圓心是使用大寫字母O來表示，和圓環平面對稱位置軸中的一點設為P，所以將OP長度設置為L，將P點的場強進行求證，主要看圖1。整個的解題過程中，可使用微元法進行，就是在圓環的地方截取一段假設為Δ l，使用P來表示圓環位置電荷分布密度，所以這段的帶電量就是p×Δ l，即Δ q。

圖1

（3）例3：有一個半徑為R的圓環中分不了不能移動的正電荷，總電量是Q，AB是作為圓環的直徑，一旦要讓AB上的圖2場強處處是0，圓環中的電荷應該如何分布？

方法：因為對稱效果可以知道，圓環的圓心所處的地方場強是0，因此可以知道，帶電球殼內部場強處處是0，因為直徑AB上的場強是0，可是圓環對圓心僅僅具有中心對成型，所以，圓環上的電荷分布還是不太均勻的，可想把原均勻分布在球面中的電荷，對應地壓縮到以AB為直徑的一圓環上，它們在直徑AB上的場強則處處為0。

圖2

高中物理中的電場問題比較復雜多變，想要更好的掌握電場問題的解決技巧，還是要通過不斷的練習解題方式中，不斷的掌握電場疊加的規律和性質，掌握電場的描述和研究目的，同時為未來的物理學習有良好的幫助。

[1]呂迎鋒.一類疊加場類高考題的解法淺析[J].中學物理,2015,07:65-66

[2]陳潤龍,徐君生.疊加場問題面面觀[J].物理之友,2015,04:41-44