电场强度教学浅析

中职物理下册第三章第二节“电场强度”是中职学生初次接触电磁学部分，也是电磁学的重点和难点。在电场强度的学习中涉及三个基本公式：E=F/q，E=kQ/r2，E=U/d。在教学中发现，学生容易将三个公式混淆，特别是在对第一个公式理解时，容易从数学的角度错误地认为“E与F成正比，与q成反比”。这说明了学生并没有能够真正理解电场强度的概念，更谈不上灵活运用了。

电场强度是中职学生在学习电磁学时遇到的第一个用比值法定义的物理量。这是对比值法定义形成正确认识的良好机会。如果不能在教学中让学生参与体验知识形成的过程，学生对三个公式就只能有肤浅的甚至错误的认识，在运用时自然会出现张冠李戴的现象。最终不仅这一概念得不到掌握，还必将影响电势、电动势、电容、磁感应强度等类似概念的学习。

针对电场的特殊形态，结合中职一年级学生的认知特点和思维能力，注重学生在知识形成过程中的体验，根据当前对教学提出的新的要求，现就本节内容的学习过程作一简单分析。

一、电场强度的定义

电场强度作为一个物理概念，在学习时只有从感性认识入手，根据实际的物理现象及其特性分析，才能形成正确的概念。教学中具体可通过以下两个过程来逐步实现：

1.感知电场强度的矢量性

学生根据电荷间的相互作用不需接触，知道其作用力是一种非接触力，很容易接受“电荷间通过特殊物质――电场发生作用，电荷周围存在电场”这一知识。在此基础上通过一电荷q在Q周围的电场中移动，让学生发现q受力大小、方向各不相同。引导学生分析原因，得出Q周围各点电场强弱和方向均不同，认识到电场强度有大小，有方向，是矢量。

2.找出电场力与电量的比值特点

这是电场强度概念形成的关键所在，假设在电场中某点放一电荷q，受电场力为F，引导学生分析2个相同的q受力为2个F，即2q的电荷受力为2F，同样的道理3q的电荷受力为3F……学生填写下表，对数据进行分析。最终得到电荷在电场中某点所受的电场力与电量的比值为定值的结论。

通过不同电荷在电场中某点受电场力不同，而其比值为一定值的体验，学生轻而易举地认识到定义式E=F/q中，E与q无关，E的大小和方向已经确定，q只是用来检验而不是决定或改变E的大小和方向的，这是检验一切电场的电场强度都适用的方法。至于电场方向的学习，学生自然会想到电场力的方向。但通过分析学生会发现正、负电荷在同一点受力方向截然相反，而某点电场方向只有一个，此时规定以正电荷在该点受电场力方向为场强方向，学生顺理成章地弄清电场方向由电场决定，与检验电荷无关。

经过以上两个步骤的学习体验，学生对电场强度的定义会有一个正确的理解，这样也就不会简单地从数学的角度得出“E与F成正比，与q成反比”的错误关系了。

二、点电荷的电场强度

在对电场强度的概念有了一个较深入的理解后，创设一个Q产生的电场，让学生在感知Q周围存在电场的同时思考Q周围各点电场强弱及方向的特点。学生通过已经掌握的知识可以分析出离Q越远，电场越弱。在此基础上引导学生引入一检验电荷q，通过库仑定律F=kQq/r2和电场强度定义式E=F/q来推导点电荷周围某点电场强度大小为E=kQ/r2。至于其结果与q无关，学生自然认识到Q是产生电场的真正原因，而q只是用来检验Q周围各点电场强度的。根据电场强度方向的规定，学生较易得到正、负点电荷周围某点电场的方向：背离正电荷，指向负电荷。学生弄清了公式表示的意义，自然知道只有在点电荷产生的电场中才能运用此公式。

三、匀强电场中E、U的关系

电荷在匀强电场中由A移动到B，可推导出与电场强度相关的另一公式：E=U/d。在匀强电场中，由于电场力为恒力F=qE，学生通过计算得出电场力做功W=FScosα=qEd，其中α为力与位移的夹角，d为电场方向的位移。根据功能关系WAB=EvA-EvB，所以WAB=q（vA―vB）=qUAB，自然得出E=U/d的关系。

由于学生参与了匀强电场中电场力做功的计算，对公式适用条件――匀强电场不难理解，对公式E=U/d中d的含义也较清楚。

电场强度是用比值法定义的概念之一，如果学生在学习中忽略了对过程的体验而去死记硬背公式，往往容易简单地理解为数学公式的关系，并不能对概念真正理解，也不可能对比值法定义有深入的理解。这是在学习用比值法定义的概念时经常容易出现的误区。只有在定义的形成过程中让学生真正参与进来，切实体现学生主体作用，才能真正把握住比值法定义的内涵。在其他诸如电阻、电势、电动势、磁感应强度等同一类概念的学习中也必将轻车熟路，不至于在遇到R=U/I或C=Q/U时出现类似的错误。

总之，在知识的学习过程中，通过知识载体的传授，让学生体验知识的来龙去脉，其意义不仅仅在于让学生理解了一个概念，还能够让学生掌握一种方法，培养一种能力，这将是在中职物理教学中更应注重追求的目标。

（作者单位 江苏省海安双楼中等专业学校）