唐啟元

湖南省長沙市長郡中學(xué)

高中物理疊加場問題的幾種解題技巧

唐啟元

湖南省長沙市長郡中學(xué)

電場疊加作為高中物理教材中的一部分，是從電場的物理性質(zhì)出發(fā)，引發(fā)了一系列的現(xiàn)象并且非常陌生的新概念和物理量，還正是因為出現(xiàn)了這些不是非常熟悉的抽象新概念和物理量，導(dǎo)致了學(xué)生對物理電場的學(xué)習(xí)望而卻步，想要更好學(xué)好電場部分的內(nèi)容，對學(xué)生學(xué)好高中物理的電場疊加有非常大的幫助，文中具體從高中物理疊加場中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，同時根據(jù)本身的高中學(xué)習(xí)，給出集中解題技巧。希望給有關(guān)學(xué)生一些借鑒幫助。

高中物理 疊加場 幾種解題技巧

疊加場，就是指同一個區(qū)域中同時存在了重力場、電場、磁場三場中任意兩場或者三場同時存在，其中電場和磁場都是勻強場，疊加場中帶電粒子的運動問題是最為經(jīng)典的力電綜合問題，具有非常非常明顯的力學(xué)特征，都是要從受力、運動、功能角度來進(jìn)行分析，包含的運動種類很多，包含勻速直線運動、勻變速直線運動等等，因此這種問題綜合性太強，使用物理處理問題的能力要求也比較高，從場的組合種類來講，分為四類，

重力和電場并存、重力和磁場并存、電場和磁場并存或者是重力、電場、磁場三場都存在。

1 電場的基礎(chǔ)知識

作為解決物理問題最關(guān)鍵的部分就是要有非常扎實的物理基礎(chǔ)知識，想要將電場疊加中的問題解決也是需要掌握好扎實的基礎(chǔ)知識，因為物理學(xué)科概念比較多，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中特別要關(guān)注對物理規(guī)律、公式等方面的掌握是否熟練。掌握好電場知識就需要保證自己有良好的扎實的基礎(chǔ)知識的掌握，所以物理概念的掌握程度就是重點。對物理概念掌握的生疏熟練，直接對各種電場問題的解決分析有決定作用。一旦沒有扎實的基礎(chǔ)知識，就像沒有后盾一樣，解答問題就往常停留于外表，無法深入到精髓中，一旦題目形式稍微改變，就會出現(xiàn)手足無措的情形。因此，想要自己更好的將物理電場問題解決，就千萬不能夠冷落課本的基礎(chǔ)教學(xué)，要完全對教材知識進(jìn)行熟悉，才能夠取得良好的效果，所以，學(xué)習(xí)過程中要重點學(xué)好基礎(chǔ)知識，要對學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行分門別類，構(gòu)建系統(tǒng)的知識網(wǎng)絡(luò)。

2 高中物理疊加場問題的幾種解題技巧

（1）例1：絕緣球殼是半徑為R，同時帶有電量為+Q的電荷，另外的一個帶有電量的+q的點電荷放在球心上，因為對稱的性質(zhì)，點電荷受力是0，目前球殼中挖去半徑為r(r＜R)的一個圓孔，同時將在球心的點電荷所受到的力的大小是多少？（已知靜電力恒量是k）。

方法1：“補償法”的方式來進(jìn)行解答。因為球殼上挖圓孔，就等于圓孔地方放了一等量的一種電荷，電量是q'=Qπr2/4πR2，因為挖掉的小孔之前受力是平衡的，因此挖去之后的受力就是q'于q的庫侖力。就是F=kqQr2/4R2×1/ R2=kqQr2/4R4，整個的方向是從球心向小孔中心指向的。

方法2：題干中還可以等效在挖去一個小圓孔的關(guān)于球心對稱的另外一側(cè)放上了一種的等量同種電荷q'，因為在球心的地方q所出現(xiàn)的電場力，因為q'=r2Q/4R2，同時因為和q是屬于同一種電荷，因此F=kqQr2/4R4，同時，方向還是從球心指向小孔中心。在求解電場強度的時候，要對需要進(jìn)行研究的對象進(jìn)行分割補償方式，從而讓不理想的模型，或者并不是對稱的形狀轉(zhuǎn)化為對稱的形狀，將結(jié)構(gòu)簡化更好的進(jìn)行解答問題。

（2）例2：假設(shè)+Q作為一個比較均勻的帶電的圓環(huán)的帶電荷量，其中作為半徑的就是R，圓心是使用大寫字母O來表示，和圓環(huán)平面對稱位置軸中的一點設(shè)為P，所以將OP長度設(shè)置為L，將P點的場強進(jìn)行求證，主要看圖1。整個的解題過程中，可使用微元法進(jìn)行，就是在圓環(huán)的地方截取一段假設(shè)為Δ l，使用P來表示圓環(huán)位置電荷分布密度，所以這段的帶電量就是p×Δ l，即Δ q。

圖1

（3）例3：有一個半徑為R的圓環(huán)中分不了不能移動的正電荷，總電量是Q，AB是作為圓環(huán)的直徑，一旦要讓AB上的圖2場強處處是0，圓環(huán)中的電荷應(yīng)該如何分布？

方法：因為對稱效果可以知道，圓環(huán)的圓心所處的地方場強是0，因此可以知道，帶電球殼內(nèi)部場強處處是0，因為直徑AB上的場強是0，可是圓環(huán)對圓心僅僅具有中心對成型，所以，圓環(huán)上的電荷分布還是不太均勻的，可想把原均勻分布在球面中的電荷，對應(yīng)地壓縮到以AB為直徑的一圓環(huán)上，它們在直徑AB上的場強則處處為0。

圖2

高中物理中的電場問題比較復(fù)雜多變，想要更好的掌握電場問題的解決技巧，還是要通過不斷的練習(xí)解題方式中，不斷的掌握電場疊加的規(guī)律和性質(zhì)，掌握電場的描述和研究目的，同時為未來的物理學(xué)習(xí)有良好的幫助。

[1]呂迎鋒.一類疊加場類高考題的解法淺析[J].中學(xué)物理,2015,07:65-66

[2]陳潤龍,徐君生.疊加場問題面面觀[J].物理之友,2015,04:41-44