电势差概念之教学-人教版[原创]VIP专享VIP免费

对新教材“电势差电势”一节编写之我见王春生（东郊中学，陕西三原713800）电势差是静电场继场强概念之后第二个用比值定义的物理量，新的的教学大纲的较低要求和较高要求都将其列为（B）类知识，既是本章教学的重点之一，也是本章教学的难点之一。其区别是：场强是描述电场力的性质的物理（矢）量，电势差是描述电场功与能的性质的物理（标）量。电势差的教学直接关乎电势概念的教学（中学物理一般是先学习电势差再学习电势），关乎学生对电场力做功特点、电势差与场强间联系的理解，关乎电容概念的教学。可见，电势差是电场研究的深化和提高，是学习相关知识的基础。新教材（必修加选修第二册、人教版）将“电势差”的教学置于“电势”之前，运用类比法由“高度差”引入“电势差”，合乎中学物理教学实际，因而常被采用。若运用同样的方式由“高度”引入“电势”，并用电势能或电场力的功定义之，再引入“电势差”，则须对相关内容进行重组，其难度是不言而喻的。在给出电势差的定义及定义式后，接着就应确定其单位，阐明其物理意义，明确其适用条件和范围，最后应是其应用。一句话，教师应按照物理概念教学的三个有序阶段即“感知、理解、应用”的要求精心组织概念教学，以保证概念教学的有序性、完整性。而教材为阐释“电势差UAB与电荷量q无关，只跟电场中A、B两点的位置有关”，将电势差的定义式UAB=WAB/q改写成WAB=qUAB，其目的是由WAB与路径无关推出UAB与路径无关，进而得出“UAB只跟电场中点A、B的位置有关”。采用这样的“迂回”战术，打破了概念教学的有序性，其效果可想而知。其一，将UAB=WAB/q与WAB=qUAB并列不合适。后者揭示了电场力的功的特点及电场力的功与电势能变化量间的关系，它与前者并不只是形式上的不同。其二，学生对电场力的功的特点并不清楚。一句“可以证明，电场力所做的功WAB跟移动电荷的路径无关”缺乏说服力。教师若以匀强电场为例，探讨之，则会导致本节课的“重心”发生偏移；若不加证明，由“重力的功与路径无关”直接推出“电场力所做的功WAB跟移动电荷的路径无关”，因缺乏可靠性而不足以学生信服。其三，直接由“高度差与质量无关”，类比得出“电势差UAB跟电荷量q无关”的可信度不亚于教材的步步阐释。其四，物理学用比值定义的物理量很多，如刚学过的电场强度，由E与q无关，只跟场点有关（某确定电场），也不难得出上述结论。为使学生理解电势差UAB，弄清它与q无关的道理，也为揭示其决定因素，可引导学生依据其定义式、库仑定律及功的概念，针对下面的问题开展讨论：⑴UAB与q的多少有关吗？⑵UAB与q的正负有关吗？⑶UAB与场中A、B两点的位置有无关系？若A、B为场中距离相等的任意两点，则UAB一定相等吗？⑷若A、B位置不变，则UAB与场源电荷Q的正负、电量的多少有无关系？对于问题⑴、⑵可分别以孤立的场电荷＋Q或－Q为例，旨在强调UAB的大小、正负与q的多少、正负无关；对于问题⑶旨在认识UAB与A、B的位置有关：在点电荷Q的电场或匀强电场中，①若点A、B在同一条电场线上，则A、B间距离愈大，UAB的绝对值愈大；②若A、B为任意两点，则UAB有可能等于零；③若A、B为同一电场线上且距离相等的任意两点，则UAB未必相同。对于问题⑷旨在阐明UAB与Q的多少、电性有关：场电荷Q的电量加倍，则给定场点A、B的电势差UAB也加倍。以上是笔者的一些粗浅看法和做法，不妥之处请广大同仁批评指正。