静电场中的基本概念较多,如点电荷、电场力、电场强度、电场线、等 势面、电势能、电势、电势差、电容等,涉及的物理量中有标量有矢量,而且电场本身比较抽 象,学生容易混淆,理解起来也比较困难。所以在教学过程中应做好演示实验,并引导学生应 用类比法学习让学生更容易理解掌握这些抽象概念。比如在讲电场线的概念时,通过演示模拟 各种电场中电场线的分布,让学生对看不见摸不着的电场线有了形象、具体的理解的基础;再 比如讲电势能、电势、电势差以及电场力做功与电势能变化的关系时,可以采用类比重力场的 方法,学生虽然对电场比较陌生,但对之前学过的重力场是比较熟悉的,通过这样的类比,使 得学生很快能够将重力场中学到的有关知识迁移到电场中来,这样不但教师讲起来轻松,学生 学起来也轻松,而且也巩固了前面所学的知识,取到事半功倍的效果。因此在教学过程中要灵 活运用多种教学方法,使学生能够在理解的基础上获取相应的知识。 有了基本概念作基础,下面将结合练习题探讨静电场中 E-x、φ-x 图像的物理意义及应 用: 例 1:空间存在一沿 x 轴方向的静电场,电场强度 E 随 x 变化的关系如图所示,图线关于 坐标原点对称,A、B 是 x 轴上关于原点对称的两点。下列说法中正确的是( ) A. O 点处电势最低 B. A、B 两点的电势相等 C.电子在 A、B 两点的加速度方向相反 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn D.电子从 A 点由静止释放后的运动轨迹可能是曲线 解析:选 ABC。因场强是矢量,其正负表示方向,由 E-x 图像可以看出,在 x 轴正半轴 E>0,沿 x 轴正方向,在 x 轴正半轴 E 解决此类问题应注意: ①E-x 图像纵坐标的绝对值表示场强的大小、正负表示场强方向; ②E-x 图像所围的面积表示电势差。 例 2:某静电场中的一条电场线与 x 轴重合,其电势 Ф 的变化规律如图所示,在 O 点由静 止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则在-x0~x0 区间内( ) A.该静电场是匀强电场 B.该静电场是非匀强电场 C.电子将沿 x 轴正方向运动,加速度逐渐减小 D.电子将沿 x 轴正方向运动,加速度逐渐增大 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 解析:选 BC。由图像可知电势与距离不成正比,即图像斜率不恒定,由公式 U=Ed,可 知该静电场是非匀强电场,A 错误,B 正确;根据沿着电场线方向电势降低,由图像可知电场 线的方向为 x 轴负方向,当电子沿 x 轴正方向运动,则电势随距离变化越来越慢,电场强度减 小,所以电场力也减小,故加速度大小减小,故 C 正确,D 错误。 解决此类问题应注意:φ-x 图像斜率的绝对值表示场强的大小、电势降低的方向即为场强 方向。 综上所述可知,电场强度是电势对空间位置的变化率,电势随空间位置变化越快,则电场 强度越强;类似于速度是位移对时间的变化率,位移随时间变化越快,则速度越大。类似于速 度时间图像中纵坐标的绝对值表示速度的大小、正负表示速度方向,速度时间图像所围的面积 表示位移,E-x 图像纵坐标的绝对值表示场强的大小、正负表示场强方向,E-x 图像所围的面 积表示电势差。只要充分理解了图像的物理意义就可以灵活应用图像来分析问题、解决问题。