摘 要:本文針對(duì)高中物理選修《電勢(shì)和電勢(shì)差》這一節(jié)，做難點(diǎn)形成分析，比較粵教版、山東科技版對(duì)這一節(jié)的設(shè)計(jì)處理，經(jīng)由突破難點(diǎn)的思想基礎(chǔ)分析，提出對(duì)這節(jié)書(shū)中多個(gè)物理量之間聯(lián)系的處理建議。

關(guān)鍵詞:電勢(shì)和電勢(shì)差 電場(chǎng)的描述 概念間的聯(lián)系

《電勢(shì)與電勢(shì)差》這一節(jié)內(nèi)容是高中物理電場(chǎng)一章中重要的概念課，它是理解“場(chǎng)”的概念、認(rèn)識(shí)“場(chǎng)”的描述工具的重要過(guò)程，后面又涉及很多物理情景中的分析、理解和應(yīng)用。只有正確理解電場(chǎng)和各種描述工具，才能在面對(duì)用任一種工具所描述的電場(chǎng)中，都能夠建立清晰的物理情景。但這一節(jié)教材內(nèi)容的教學(xué)一直是高中物理教學(xué)的難點(diǎn)之一。本文僅就難點(diǎn)的形成進(jìn)行分析，并結(jié)合多種教材的處理，進(jìn)行一些教學(xué)思路上的探討。

一、難點(diǎn)形成的原因分析

從教材結(jié)構(gòu)來(lái)看，電勢(shì)與電勢(shì)差這一節(jié)教材中包括了電場(chǎng)力做功、電勢(shì)差、電勢(shì)、電勢(shì)能四個(gè)全新的物理概念，概念較為抽象，涉及的知識(shí)面廣。

電場(chǎng)是力學(xué)結(jié)束后，電學(xué)開(kāi)始的第一章，無(wú)論是高一的力學(xué)還是初中學(xué)習(xí)過(guò)的電路知識(shí)，都是可以實(shí)際看得見(jiàn)摸得著的實(shí)物形式，而電場(chǎng)是第一個(gè)學(xué)習(xí)的“場(chǎng)”的形式的物質(zhì)。這一抽象的物質(zhì)形式在生活實(shí)際中較少被直接地感受到，更別說(shuō)是“看到、摸到”;而電場(chǎng)的描述工具:電場(chǎng)線、電場(chǎng)強(qiáng)度等，相對(duì)與舊知識(shí)缺少類(lèi)比，較少有實(shí)際的實(shí)驗(yàn)可以幫助形成概念，學(xué)生對(duì)這種“物質(zhì)形式”的接受要有一個(gè)過(guò)程。而電勢(shì)和電勢(shì)差這兩個(gè)物理概念更是專(zhuān)門(mén)用于描述電場(chǎng)的“能的性質(zhì)”的物理量，在以前學(xué)過(guò)的物理量中少有相同的可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生的思想認(rèn)識(shí)水平很難躍上這兩個(gè)臺(tái)階。

學(xué)生更容易接受直觀的、分類(lèi)清晰的、有嚴(yán)格因果關(guān)系的思維過(guò)程。許多教師在教學(xué)中往往把大量精力集中于這四個(gè)物理量的引入講解，卻忽視了對(duì)這四個(gè)物理量的內(nèi)在聯(lián)系的講解，造成學(xué)生頭腦中的這些概念是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)，難以形成一個(gè)網(wǎng)，而在應(yīng)用中感到混亂。如何克服這種混亂是教學(xué)中的另一個(gè)難點(diǎn)。

二、各教材的處理方法

考慮到學(xué)生的知識(shí)積累和認(rèn)知接受能力，由于學(xué)生剛從力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中走過(guò)來(lái)，必修部分后半內(nèi)容講的是機(jī)械能，所以由電場(chǎng)力做功來(lái)引入較為從容。教材多是從電場(chǎng)力做功與重力勢(shì)能的相互類(lèi)比來(lái)引入這一節(jié)。

粵教版中從電場(chǎng)力做功引入兩條思路，一條是做功聯(lián)系到電勢(shì)能的改變，同時(shí)類(lèi)比重力勢(shì)能的變化;一條是理論分析電場(chǎng)力做功與移動(dòng)的電荷有關(guān)，不能用于反映電場(chǎng)的性質(zhì)，以比值定義電勢(shì)差用于描述電場(chǎng)。然后再順著后一條思路，類(lèi)比高度和高度差，定義電勢(shì)。(如下圖)教材中有電勢(shì)能的改變的計(jì)算，沒(méi)有具體講到電勢(shì)能的定義。

山東科技出版社的教材則略有不同，是一條思路講述完成的。從電場(chǎng)力做功開(kāi)始，類(lèi)比重力做功、引入?yún)⒖键c(diǎn)，從而先引入電勢(shì)能的概念，明確電場(chǎng)力做功引起電勢(shì)能的變化。再由電勢(shì)能與電荷有關(guān)不能用于描述電場(chǎng)而引入電勢(shì)的概念。最后由高度和高度差的類(lèi)比，由電勢(shì)引入電勢(shì)差的概念。

三、突破難點(diǎn)的思想基礎(chǔ)

本節(jié)教材的一個(gè)難點(diǎn)是這幾個(gè)概念的形成，另一個(gè)難點(diǎn)是這幾個(gè)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系。本文重點(diǎn)探討后一個(gè)難點(diǎn)的處理。對(duì)于以上兩種教材的處理方法，筆者更傾向于粵教版的方法。因?yàn)槊鎸?duì)較多的物理量用于描述同一個(gè)物理情景時(shí)，這些物理量之間呈網(wǎng)狀的形式比呈線狀的形式，更容易接受。如果在這些概念間形成一個(gè)“回路”更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握。

這四個(gè)物理量中，電勢(shì)能、電場(chǎng)力做功與電荷有關(guān)，電勢(shì)和電勢(shì)差是描述電場(chǎng)的與電荷無(wú)關(guān)，電場(chǎng)力做功、電勢(shì)差是與功有關(guān)的物理量，電勢(shì)能、電勢(shì)是與能有關(guān)的物理量。

四、突破教學(xué)難點(diǎn)的思路設(shè)計(jì)

四個(gè)物理量之間公式較多，一個(gè)清晰的關(guān)系圖有助于學(xué)生理清思路。下面以一個(gè)圖表的形式描述這幾個(gè)物理量的關(guān)系。

由電場(chǎng)力做功分兩條思路分別經(jīng)電勢(shì)差和電勢(shì)能的變化講述到電勢(shì)為止。

第一次:由電場(chǎng)力做功與電荷有關(guān)引入電勢(shì)差，取電場(chǎng)力做功和電荷的比值定義為電勢(shì)差，再由電勢(shì)差即為電勢(shì)之差，引入?yún)⒖键c(diǎn)，引入電勢(shì)。

第二次:由電場(chǎng)力做功和功能關(guān)系引入電勢(shì)能的變化，再由選定參考點(diǎn)引入電勢(shì)能，由于電勢(shì)能與電荷有關(guān)，而引入電勢(shì)。

同是從電場(chǎng)力做功出發(fā)，經(jīng)由兩種方向都引入到電勢(shì)的概念。這樣網(wǎng)狀的講述，有助于學(xué)生形成四者相互關(guān)聯(lián)的印象，圖中的所有的箭頭都只是這次推導(dǎo)的方向，都可以逆向推導(dǎo)，即:由一個(gè)物理量就可以計(jì)算到每個(gè)物理量(在已知電荷量和參考點(diǎn)的情況下)。且由圖表的幫助，有利于加深印象。該圖中左邊兩項(xiàng)都與電荷有關(guān)，右邊兩項(xiàng)都與電荷無(wú)關(guān)，專(zhuān)門(mén)用于描述電場(chǎng)。上邊兩項(xiàng)是與功有關(guān)，有過(guò)程量;下邊兩項(xiàng)是與能有關(guān)，電勢(shì)能和電勢(shì)都是狀態(tài)量。而且每個(gè)物理量都和相鄰的兩個(gè)物理量有直接的公式計(jì)算。

參考文獻(xiàn):

1.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū).物理選修3-1.廣東教育出版社

2.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū).物理選修3-1.山東科學(xué)技術(shù)出版社

作者單位:廣東省廣州市番禺區(qū)祈福英語(yǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)校