陳昱英

物理圖像是一種特殊且形象的語言和工具。它運用數(shù)和形的巧妙結(jié)合，恰當(dāng)表達(dá)種種現(xiàn)象的物理過程和物理規(guī)律。在高三復(fù)習(xí)中，電場的性質(zhì)和帶電粒子在電場中的運動一直是高考熱點內(nèi)容和必考內(nèi)容，“靜電場”單元知識抽象、概念公式多，學(xué)生較難理解，如何讓學(xué)生從大量的題海中解放出來，提高復(fù)習(xí)效率？本文就自己在今年高三年級一輪復(fù)習(xí)實踐中對靜電場的圖像分析法提出一點建議。

一、對電場基本性質(zhì)的直接描述方法

利用直角坐標(biāo)系中的“電場線或等勢線”來描述幾種特殊靜電場中的電場線與等勢線，是形象描述電場基本性質(zhì)的一種方式，也是深入理解電場性質(zhì)的知識準(zhǔn)備，建議選用教材插圖進(jìn)行要點說明。

二、對電場基本性質(zhì)的間接描述方法

以圖像為載體考查電場中力的性質(zhì)與電場中能的性質(zhì)，如電場強(qiáng)度E、電勢φ等物理量隨其他物理量變化關(guān)系，考查學(xué)生利用圖像分析信息、解決問題的能力，成為這幾年的高考新熱點，請看下面高考題。

1.（2011上海）兩個等量異種點電荷位于x軸上，相對原點對稱分布，正確描述電勢φ隨位置x變化規(guī)律的是圖（ ）

ABCD

2.（2014上海）靜電場在x軸上的場強(qiáng)E隨x的變化關(guān)系如圖所示，x軸正向為場強(qiáng)正方向，帶正電的點電荷沿x軸運動，則點電荷（??? ）

A.在x2和x4處電勢能相等

B.由x1運動到x3的過程電勢能增大

C.由x1運動到x4的過程電場力先增大后減小

D.由x1運動到x4的過程電場力先減小后增大

3、（2011北京）靜電場方向平行于x軸，其電勢φ隨x的分布可簡化為如圖所示的折線，圖中φ0和d為已知量。一個帶負(fù)電的粒子在電場中以x=0為中心，沿x軸方向做周期性運動。已知該粒子質(zhì)量為m、電量為-q，其動能與電勢能之和為-A（0<A<qφ0）。忽略重力。求：

（1）粒子所受電場力的大小;

（2）粒子的運動區(qū)間;

（3）粒子的運動周期。

不難看出，理解兩類圖像所描述的物理意義，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用圖像分析電場類型的能力，注重方法教學(xué)才是有效的復(fù)習(xí)策略。典型電場的分析建議如下。

第一，勻強(qiáng)電場：如圖1、圖2所示

方法點撥：一是在E-x圖像中，在勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度，大小方向均恒定;電勢差U=Ed，U的大小為“面積”。二是在φ-x圖像中，從圖線形狀看——當(dāng)它為直線時，電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于圖線斜率的絕對值;當(dāng)它為曲線時，電場強(qiáng)度在數(shù)值上等于圖線上任一點切線的斜率的絕對值。從圖線斜率看——當(dāng)斜率為負(fù)值時，表明（），電勢沿x正方向逐漸降低，電場強(qiáng)度E與x正方向同向;當(dāng)斜率為正值時，表明（），電勢沿x正方向逐漸升高，電場強(qiáng)度E與x正方向反向。

第二，弧立的正、負(fù)點電荷電場。

以點電荷為原點O，沿水平向右的一條電場線為x軸的正方向，規(guī)定x=±∞處的電勢φ=0，則弧立的正、負(fù)點電荷的電場中的φ-x圖像和E-x圖像分別如圖3、圖4所示。

第三，等量異種點電荷、等量同種點電荷的電場。

設(shè)兩個點電荷連線為x軸，連線中點為坐標(biāo)原點O，兩點電荷間的距離為2d，水平向右為正方向;設(shè)無窮遠(yuǎn)處電勢φ=0，則等量異種點電荷、等量同種點電荷的電場中的φ-x圖像和E-x圖像分別如圖5、圖6所示。

綜上所述，利用圖像分析物理現(xiàn)象和規(guī)律時，應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個方面。

一是縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)所代表的物理量;

二是圖像曲線所代表的物理過程及特點;

三是特殊點——原點、圖像與坐標(biāo)軸的交點（截距）、拐點等特殊點;

四是圖線與坐標(biāo)軸所圍成區(qū)域的面積;

五是圖線的斜率;

六是運用物理圖像表述物理情景;

七是物理圖像用物理量的函數(shù)關(guān)系表達(dá)。