关于两个物理问题的深入思考

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1、关于两个物理问题的深入思考摘要：在中学物理学习过程中，学生解题时会碰到很多引人思考的问题，有些物理原理可能暂时搞不清楚，但是发现问题并尝试进行一些思考同样具有重要意义，不仅能帮助启迪物理思维，而且能激发物理探宄学习兴趣，本文通过两个实例讲述中学物理问题中引人思考的两个问题。关键词：电势保守场点电荷此时若去掉电源，加入一个变化的磁场，如图2所示，磁场方向向外，且不断增大，那么我们可以根据愣次定律马上得出电流的方向为顺时针方向，此时如果我们再看D点和A点的电势差，先从右边回路开始则有V=-V=0.9V,但是当我们从左边看则有V-V=-0.1V,此时若在R两端再并联一

2、个电压表V，则可以看到电压表V的示数为0.9V，而电压表V的示数为0.1V，两个电表接在同样的两点上，显示的示数竟然不一样，会让很多中学生疑惑不解。其实很多读完大学的学生不一定能说清其中的道理，因为这似乎和日常观念相差很多，我们一直接触的其实大多数是保守场，我们遵循的基尔霍夫定律其实只适用于保守场，本题若要计算D点出发一圈回到D的电势则可得到VD-VD=1V,这似乎让我们难以接受基尔霍夫定律强调电势出发一圈回到原点应该是0，而此处却不是，这个问题往往被人忽略，我们在乎的只是法拉第电磁感应定律，因为它总是有效的，很少会检查基尔霍夫定律是否成立，这就是非保守场的性质

3、，两点的电势与路径有关，通过这个简单的例子其实可以向学生说明很多道理，中学阶段很多物理原理都是在一定条件下才成立，我们可以通过实验验证这个事实，由此提示我们必须做到明确很多定律适用的条件，而且勤于思考才能有所斩获。得到结论：系统的电势能增加了，根据能量守恒定律，外力对系统做正功。但是由于此问题点电荷其实是一种假设的模型，并不是真实存在的，如果考虑他们的体积问题，则结果会受影响吗？我们尝试从做功的角度继续分析。因为F'>F，所以移近时，外力所做的正功小于移回原处时外力所做的负功。所以得出结论外力对系统做负功，从而根据能量守恒定律，系统的电势能减少。由上述两种方法得

4、出两种截然相反的结果。那么学生不禁要问该问题中外力究竟是做正功还是做负功?电势能宄竟是增加还是减少了？能量守恒定律在这里宄竟是否适用？分析：表面看两种解法都没有问题，两种解法都把电荷看成点电荷，似乎都没有问题，但是其实不然。第一种解法在考虑电势能时其实是用的电荷的相互作用能公式，由于点电荷的自能为无限大，因此一般不考虑点电荷的电势能，但是这一物理过程两个电荷的相对运动由远及近，在相互之间的距离远的时候没有问题，但是靠近以后就不满足把金属小球看做点电荷的要求了，因此随之而来的自能问题就不能忽视。第二种解答利用做功的角度来分析，把整个过程看成两个分过程，两个分过程运

5、动过程刚好相反，但是受力大小不一样，简单的定性分析似乎看起来无懈可击。虽然存在能不能看做点电荷的问题（当电荷靠得很近时），但这并不影响做功大小的定性判断，初步判断第二种解法应更可靠。进一步分析：带电体的静电能包含了每个带电体的自能和带电体间的互作用能：自能定义:将一个带电体视为无穷多个带电体元，将这无穷多个带电体元从无限分散状态聚集成该带电体，外力所做的功即为该带电体的自能。由互能定义：n个带电体组成的系统。将各带电体从现有位置彼此分开到无限远时，他们之间的静电力所做的功定义为带电体间的互能，上面讨论的问题中，其实点电荷模型不再适用，考虑的电势能实际上是两个带电

6、体之间的相互作用能，而没有考虑每个带电体的自能[1]。因为r»R，所以△W>R就把金属小球看做点电荷，大学阶段的电磁学从能量角度进一步阐述上述问题的能量变化过程。这告诉我们在中学教学过程中，学生很可能会产生类似疑问，此时需要教师合理科学地向学生做定性解释，而不能一味用简单的公式敷衍学生的提问。因此，中学老师应充分了解物理理论，掌握更多知识，这样才能站在更高角度上实施教学，使物理教学更合理，为学生未来发展做好铺垫。参考文献：[1]赵凯华，陈熙谋.新概念物理教程电磁学[M].高等教育出版社，2006：212-213.[2]费恩曼，莱顿，桑兹.费恩曼物理学讲义第二卷[

7、M].上海科学技术出版社，2013：116-126.