如果模型和比喻被謹慎而又恰當?shù)厥褂?，那么它們在物理教學領域里就有很大價值。在電場能的性質(zhì)學習中，我們?nèi)绻麉⒖妓W的模型，把液體的壓強差跟電場的電勢差進行比照，它們驚人的相似性會令你興奮，對教學的過程幫助會令你十分暢快。

1 審視壓強之義

均勻的靜止液體內(nèi)任意一點的壓強p=ρgh，由壓強的定義可推知壓強的單位跟單位體積的能量的單位相同。

Pa=N/m²=Nm/m³=J/m³。

事實上壓強等于每單位體積的勢能，也等于對單位體積的液體所做的功，換句話說，液體中某點的壓強量度了儲藏在該點上單位體積內(nèi)的勢能。

如圖1所示，把一個微小體積的水升高到壓強計液面頂點所需要做的功W為：

W=ρV·g·h，

W/V=ρVgh/V=ρgh。

2 比照水電模型

如圖2所示的儲水容器，設想在較位處一個小體積的水具有的勢能為E_p1，在靠近水面處同樣的小體積水具有的勢能為E_p2，兩處的勢能差數(shù)值上等于將小體積的水從低水位處移到高水位處所需要做的功。

W=mgh=ρVgΔh，

每單位體積的功為W/V=ρgΔh。

可見每單位體積的ρgh與任何一個水平面的高度無關，它只與兩個水平面的高度差Δh有關，表明流體中兩點之間的壓強差ρgΔh在數(shù)值上等于單位體積的液體從一點移動到另一點所需要做的功。

這種壓強差正好直接比喻電勢差。設想一個微小的檢驗電荷（類似一個微小的體積）從一點移到另一點時，它就獲得或失去勢能。在給定的點上每單位電荷的勢能叫該點的電勢，這和液體壓強（單位體積的能量）是相似的，電場中兩點的電勢差U_AB（p_AB是壓強差）是把單位電荷從B點移到A點克服靜電力（重力）所做的功。

即：U_AB=W_B→A/q，p_AB=W_B→A/V。

V=J/C，N/m²=J/m³。

由此可見水力學模型中的壓強差相當于電場中的電勢差。

3 實例對比思考

實例1 電勢高低的情景。如圖3所示，X球帶正電荷，Y球帶負電荷，那么要把正檢驗電荷從B移動到A就必須對它做功，因此正電荷處于A點時要比它處于B點時具有較大的電勢能，電場中A點電勢高于B點的電勢，類似液體不同高度的地點壓強大小。

實例2 電荷總向電勢能低的方向運動。水總從山坡向下流，可以解釋為一個較重的粒子或一個小體積的液體，總是要到重力勢能盡可能少的地方去，當水流下山坡時，它在坡底的位置時重力勢能較少，同理靜電力作用是把電荷推到或拉到電勢能最小的位置上，理所當然正電荷總是從電勢高的地方移向電勢低的地方。對液體不流動時，同一平面上各部分的壓強是相等的，如果存在壓強差，水就要發(fā)生流動直到各處的壓強相等為止。如圖4所示同樣金屬物體、金屬導線和驗電器的金屬箔片上的電勢都是相等的，否則電荷將重新分布，直到各自電勢相等為止。電場的電勢差跟液體的壓強差的驚人相似，它們是那樣的具體、生動。

(欄目編輯 黃懋恩)