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《电势能与电势》教学探讨
新用户65120Joi
>《待分类》
2022.06.20 山西
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学习路线:
1.从静电场中电场力做功与路径无关引入电势能;
2.明确电场力做功与电势能变化之间的关系;
3.从电势能中“剥离”出表征电场能量特征的物理量——电势。
思维方法:
1.类比法
电势能的引入、电场力做功与电势能变化的关系。全盘借用重力势能、重力做功和重力势能变化的关系来类比。但在类比中要注意不同,物体从高处落向低处,重力一定做正功,重力势能一定减少。而在匀强电场中,带电体沿场强方向运动时,电场力做功就不一定是正功,同样的运动方向,做功正负与电荷的电性还有关系。考虑正负功,从功的定义去思考,爬什么山,唱什么调,老话最可靠。
2.微元法
从匀强电场到一般般的静电场,电场力做功都与路径无关,匀强电场可与重力场类比,非匀强电场在力学中就没有可以类比之物了。若还要能很有说服力地证明对于那些一般般的静电场,电场力做功与路径无关这一真理,就需采用无限分割“化变为恒、化曲为直”的微元思想。
3.类比法、比值定义法、微元法、三法合一
电势是本节的重难点。力学中无可类比的量(重力势);电势能又不像重力势能又明确的表达式(E
P
=mgh)。无形又无脑,难写难想,有个具体的表达式算是有形,否则就是无形之物,无形之物最费脑细胞。只能依托重力场和匀强电场先类比一下,重力势能与匀强电场中的电势能都具有相对性,从重力势能的表达式中可以清晰地看出,重力势能与质量的比值与物体无关,但这个比值的具体数值与重力势能一样同样具有相对性。匀强电场中的电势能与试探电荷的比值同样如此。再将此种类比通过微元法扩展到一般的静电场,虽然无法写出一般静电场中电势的表达式,但可以通过匀强电场的“有形”与“微元法”的推广,认识到电势与试探电荷的无关性、电势具体数值的相对性、电势由电场的决定性,从而认识到电势是反映电场能量特征的物理量。
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