掌握應(yīng)用要點(diǎn) 提升解題效率
——高中物理電場解題的基本分析方法

周建華

(江蘇省江陰市澄西中學(xué) 214441)

高中生要想學(xué)好物理，除了需深入理解每一個(gè)知識點(diǎn)外，尚要對該知識點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用給予高度重視.而具體應(yīng)用過程除了現(xiàn)實(shí)中的實(shí)物實(shí)踐外，習(xí)題解答亦是不可或缺的重要環(huán)節(jié).且鑒于電場相關(guān)題目之類型都相對較為固定，故其方法亦有章可循，而高中生熟練掌握并學(xué)會(huì)運(yùn)用運(yùn)用這些方法，掌握應(yīng)用要點(diǎn) 提升解題效率，其對高中生學(xué)習(xí)物理而言必是大有助益.

一、電場電荷平衡和運(yùn)動(dòng)解題分析方法

因電場電荷只可能存在兩種情況，即保持平衡和持續(xù)運(yùn)動(dòng)，故在分析電場電荷的運(yùn)動(dòng)方向及速度等問題時(shí)亦唯有基于力學(xué).與之同時(shí)，因具體的分析過程還需建立在電場環(huán)境的基礎(chǔ)之上，故在解答電場電荷運(yùn)動(dòng)相關(guān)的題目時(shí)，亦當(dāng)由知識點(diǎn)總結(jié)與解答兩方面入手.除此之外，考慮到電場電荷問題的類型大多較為固定，且有著一定的解題規(guī)律，故高中生于具體解題過程亦可按照特定的順序按部就班的進(jìn)行.至于思路總結(jié)則主要可從以下五部分依次入手：第一是研究對象的確定，就電場電荷問題而言，最主要的研究對象當(dāng)屬運(yùn)動(dòng)的帶電體；第二則是基于力學(xué)的角度來分析研究對象當(dāng)前處于怎樣的狀態(tài)，而后對其各方面所受之外力展開全面分析；第三則是要總結(jié)隱含條件并分析解題過程可能出現(xiàn)的各種情況，以此情況進(jìn)行思路總結(jié)，方能找出解題的正確思路；第四步則是要對力學(xué)規(guī)律分析并將所有能幫助解題的已知及隱含條件予以全部羅列，包括解題需要用到的各種公式；最后則是將公式代入并得出結(jié)果.

例1在一電場強(qiáng)度方向豎直向下的偏轉(zhuǎn)電場中，氚核和氦核作為帶電體，以垂直于電場強(qiáng)度的角度穿過電場，在此過程中，兩個(gè)帶電體的運(yùn)行條件是不一樣的，求在這些條件下，氚核與氦核在橫向上的運(yùn)動(dòng)位移.這樣不同的條件狀況有好幾種，其一兩者的初速度一樣，其二初動(dòng)能一樣，其三初動(dòng)量一樣，其四進(jìn)入電場之前的經(jīng)過場所一樣，都為加速度一定的電場.相關(guān)的圖示如圖1，高中生可以按照以上步驟進(jìn)行分析.

圖1

列出公式便可針對不同情況予以解答，如基于第一種情況，電場的強(qiáng)度、運(yùn)行距離及初速度均一致，故在計(jì)算兩種帶電物體的橫向位移時(shí)，所需關(guān)注之重點(diǎn)以集中在電荷與質(zhì)量之上，故題目的解答為：

y氚核=1/2 {q氚核E/m氚核(I/v0)2}

y氦核=1/2 {q氦核E/m氦核(I/v0)2}

兩者之比為y氚核/y氦核=q氚核m氦核/q氦核m氚核

第二種情況，初動(dòng)能一樣，故需保持mv2一致，電場強(qiáng)度及運(yùn)行距離相等，故兩種帶電體的橫向位移比之兩者所帶電荷亦一致，故基于上述情況，可對題目解答為y氚核/y氦核=q氚核/q氦核=1/2

對后來兩種情況，均是基于類似的思路來展開分析.

二、電場中平行板電容器解題分析方法

因計(jì)算公式主要針對的是電場強(qiáng)度，故諸如E=U/d一類的公式亦需找到相應(yīng)的電壓及距離.當(dāng)然，上述分析當(dāng)時(shí)與平行板電容器題目為前提.至于電壓信息的總結(jié)，所需關(guān)注的重點(diǎn)則主要集中在兩板間的電壓情況，倘若帶有平行板電容器的電路斷掉不同點(diǎn)，則電容器的電壓值則需選取與之并聯(lián)之用電器電壓，而此時(shí)的U平便于U并相等.而鑒于電容器與板間的兩級帶電量均可能發(fā)生變化，故仍需具體情況具體分析.倘若閉合電源開關(guān)而使板的帶電量發(fā)生變化，則電壓U亦會(huì)隨之發(fā)生變化.對此，高中生需務(wù)必對題目中的隱藏條件給予深度挖掘，掌握應(yīng)用要點(diǎn)，以便在提升他們的解題效率的同時(shí)確保理想的解題答案的正確性，最大限度提升高中物理電場解題的教學(xué)水平.

三、電場中場強(qiáng)和電勢題目基本分析方法

針對場強(qiáng)及電勢問題的分析，需務(wù)必結(jié)合題意中的已知及隱含條件來畫出相應(yīng)的電力線，而后具體情況具體分析，如針對下題的分析過程：

即針對本身不帶電的空腔導(dǎo)體，若將帶有負(fù)電的電荷Q放入其內(nèi)部，則空腔導(dǎo)體的整體是否會(huì)帶電，如若答案為是，則電場中的強(qiáng)度及電勢大小又將如何？

解析當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部進(jìn)入負(fù)電荷時(shí)，電場也便隨之產(chǎn)生，而此時(shí)的電力線雖是由負(fù)電荷產(chǎn)生，但方向卻全然相反.當(dāng)電場產(chǎn)生的同時(shí)，自由電子一會(huì)在電力線的影響下朝著與之相反的方向移動(dòng).也正是基于此過程，方導(dǎo)致了靜電感應(yīng)的產(chǎn)生負(fù)電荷周圍的電力線是密集的，所以產(chǎn)生的電場強(qiáng)度也很大.在整個(gè)空腔導(dǎo)體中，電勢是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于零的，空腔內(nèi)部到負(fù)電荷處，電勢是逐漸降低的，導(dǎo)體內(nèi)部電勢是不變的，但都很小.

總之，在高中物理電場課程的教學(xué)過程中，因所涉及的知識類型較為固定，故解題的方法也有章可循.通過指導(dǎo)學(xué)生牢固掌握解題的基本方法及思路，其解答物理電場問題的水平必將得到有效提升，這對學(xué)生今后的學(xué)習(xí)及生活亦將大有助益.