在物理教学中对电场线的再认识

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1、在物理教学中对电场线的再认识　　在物理教学中对电场线的再认识　　苏峰　　（江苏省大港中学）　　摘要：电场线能终止于无限远，但起始于何处？提出一些观点和今后教学的策略，即注重基本概念的学习、研究和拓展对教学工作有一定意义。　　关键词：点电荷；电场线；教学　　引入电场线能更加形象、直观地了解和描述电场中各点电场强度的大小和方向，更对解决涉及电场力的动力学问题有很大的帮助。　　课本中是这样定义电场线的："电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。"我们知道，电场线与场强的关系：电场线上每一点的切线方向和该点电场强

2、度的方向一致。也就是说电场线若是直线，则电场强度的方向就是电场线的方向。这样我们就可以画出较复杂的两点电荷产生的某些特殊电场线，用这样的电场线来研究一种类型的题型就非常方便了，如课本第15页第7题：　　真空中两个点电荷，分别固定在x坐标轴的x=0和x=6cm位置上。（1）x坐标轴上哪个位置的电场强度为0（2）x坐标轴上哪些地方的电场强度方向是沿x轴的正方向的？　　应该可以知道：坐标轴x<0的左侧任一点，点电荷Q1和Q2产生的电场强度的矢量和的方向向左，∴电场线方向向左（即电场线从正电荷出发，终于无限远）；在0<x<6cm之间，点电

3、荷Q1和Q2产生的电场强度的矢量和的方向向右（即电场线起始于正电荷，终于负电荷）；x=12cm处，电场强度的矢量和为0;∴在6cm<x<12cm,点电荷Q1和Q2产生的电场强度的矢量和的方向向左（即电场线终于负电荷）；x>12cm,点电荷Q1和Q2产生的电场强度的矢量和的方向向右（即电场线终于无限远）。这样就较容易在x轴上画出这样的电场线。　　之所以能这样画的理由是：电场强度的方向就是电场线的方向，但这样画，与课本中电场线的一个特点："电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷"这样的结论，不能很好地吻合，图中x>12

4、cm区域的电场线终止于无限远，但起始于何处？能否有这样的电场线呢？就不太好说了，但本人认为可以有这样的电场线，是根据电场强度的方向就是电场线方向的概念画出来的。课本中电场线的几个特点是这样得出来的："从图1.3-6和图1.3-7可以看出""电场线不是实际存在的线，而是为了形象地描述电场而假想的线",之所以有矛盾，是不是课本中的结论不太完善，但画出这样的电场线可以很方便解决这样的一些问题：①电场强度为零的地方，电势一定为零。（此说法错误，如题目中x=12cm处，电场强度为零，但电场线从此位置出发，一直延伸到无限远，而无限远处的电势为0,∴x=12cm

5、处的电势为正值）②将正电荷从x=8cm处沿x轴正方向移到x=14cm处，电场力做功和电势能变化的问题。　　我们经常会碰到这两类题型：第一类是研究：电量不等的两个固定点电荷所在直线上的问题，如右图（a）（b）。第二类是研究：等量同种点电荷（取正点电荷为例）之间的连线上和连线的中垂线上的问题，如右图（c）这两个方向带电粒子的动力学问题。若我们这同样的方法先画出电场线，再根据动力学相关的知识，应该能较方便解决这样的题目。根据电场强度的方向就是电场线的方向这个结论，是可以在连线上和中垂线上再画出四根如图所示的电场线，由图中增加的四根电场线，就可以更加方便处

6、理连线和中垂线上的相关问题。　　例1:如图所示，真空中A、B两点固定两带电量都为Q的正点电荷，O点是AB连线的中点，在AO的中点C处放一带电量为q的负点电荷，现给q向B的初速度v0,电荷运动中只受静电力作用，则该点电荷可能的运动情况是（）　　A.始终向B运动，减速直至停止　　B.始终向B运动，先减速后加速　　C.先向B作减速运动，后向A作加速运动　　D.在O点两侧作往复运动　　解答：先画出连线上的电场线，连线中点电场强度为0,用数学中的空心圈表示，中点O左右两侧电场线的方向均指向中点。再对电荷受力分析，结合初速度方向，知道电荷一开始就做减速运动。过

7、程如下（加速度大小可以通过电场线的疏密和有无判定）：　　①若初速度v0较小，则电荷还未到中点O就减速到零，然后反向加速运动。（加速度a先减小后增大，速度v先减小到零后反向增大）　　②若初速度v0为某临界值，使得电荷刚好减速到中点O恰好速度为零，最后静止在中点。（加速度a一直减小到零，速度v一直减小）　　③若初速度v0较大，则电荷能减速通过中点O后，还有向右的速度，接下来再加速向右运动。（加速度a先减小后增大，速度v先减小后增大）　　∴选ABC.　　例如2:如图所示，M、N为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P点放一静止的点电荷q（负电荷），不计

8、重力。下列说法中正确的是（）　　A.点电荷在从P到O的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大　　B.点电荷在从P到O的过程