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1、研究电场的能的性质教学建议一、概念的形成需要明确以下几个问题1.电势是描述电场性质的又一重要物理量。2.明确电势与电场强度的区别与联系。3.确定电势零点。应用中常常选取大地为电势零点,理论研究中选取无限远为电势零点,然后确定电场中其他各点的电势,由此明确电势取正值和取负值的意义。4.电场线指向电势降低的方向。沿着电场线方向移动负电荷,电场力做负功,电势能增加,电势逐渐降低;沿着电场线方向移动正电荷,电场力做正功,电势能减少,电势也逐渐降低。以下可做适当补充,拓宽学生的知识面1.电势的定义式=Epq和点电荷电场中的电势计算公式=kQr进行比较,目的是帮助学生正确理解“电势是电场的客观性质”。2.
2、电势的叠加电势是标量,它的叠加是求代数和。讲电势的叠加,有利于讲清电场叠加时,电场强度和电势发生的变化。例如对等量同种电荷和等量异种电荷连线的中垂线上各点电场强度和电势的讨论,可以得出电场中某点电场强度为零时,电势不为零,电势为零时,电场强度不为零的结论。进一步加强了学生对电场性质的理解。二、等势面运用与地理课中学过的等高线进行类比的方法引出了等势面的概念。为了提高学生的空间想象能力,可以组织学生讨论点电荷产生的电场的等势面是什么形状,匀强电场的等势面是什么形状,等等。建议向学生介绍几种典型的电场的等势面分布图。如,两等量同种点电荷电场以及两等量异种点电荷电场中的等势面形状。这对理解等势面与电
3、场强度的关系是十分有益的。我们知道,同一图中电场线的疏密程度可以反映电场强度的强弱;可以组织学生讨论等势面的疏密是否也可以描述电场的强弱呢?三、电势差与电场强度的关系的教学从知识层面来看:首先应强调电场强度和电势分别是描述电场这一事物的不同特性的物理量;然后在电场强度和电势依附于电场的基础上,借助于电场力移动电荷做功而导致电势能的改变这一动态过程,导出电势差与电场强度间的关系;最后又通过分析、类比、运用等环节,帮助学生深刻的体会所建立起来的关系的物理含义,较好地达成知识层面的教学目标。从能力培养来看:教学设计在关注所要呈现的内容的同时,还应该格外关注的是相关内容的呈现过程与呈现方式。教学流程不
4、仅帮助学生建立起一个具体的“电势差与电场强度的关系”,更重要的是以此为例给出了建立两个事物或者是一个事物的两个侧面间关系的一般思路,较好地达成能力培养的教学目标。从素质影响来看:教学过程呈现出的不应该仅有一个相对完整的知识体系,更重要的是还要同时呈现出一个严密的逻辑结构。以逻辑推理的方式来思考教学或学习过程中所需呈现的内容及所应呈现的方式,充分的发掘出知识内容中以及呈现知识内容的过程中所蕴含的物理方法,并在教学过程中较好地发挥其相应的教育功能,较好地达成素质影响的教学目标。参考资料跨步电压所谓跨步电压,就是指电器设备发生接地故障时,在接地电流入地点周围电位分布区行走的人,其两脚之间的电压。当架
5、空线路的一根带电导线断落到地上时,落地点与带电导线的电势相同,电流就会从导线的落地点向大地流散,于是地面上以导线落地点为中心,形成了一个电势分布区域,离落地点越远,电流越分散,地面电势也越低。如果人或牲畜站在距离电线落地点810m以内,就可能发生触电事故,这种触电叫做跨步电压触电。人受到跨步电压时,电流虽然是沿着人的下身,从脚经腿、胯部又到脚与大地形成通路,没有经过人体的重要器官,好像比较安全。但是实际并非如此!因为人受到较高的跨步电压作用时,双脚会抽筋,使身体倒在地上。这不仅使作用于身体上的电流增加,而且使电流经过人体的路径改变,完全可能流经人体重要器官,如从头到手或脚。经验证明,人倒地后电
6、流在体内持续作用2秒钟,这种触电就会致命。跨步电压示意图实验发现,脉冲电压幅值为0.630kV时,跨步电压和接触电压对牛的内部肌体没有任何损伤。如果跨步电压的幅值提高到4070kV,而接触电压的幅值提高到4256kV时,牛的中枢神经系统和血液循环机能受到暂时性影响,经过休息后可以完全恢复,没有生命危险。如跨步电压的幅值提高到96kV,接触电压的幅值提高到74kV时,牛的呼吸失常,心脏活动机能损伤,产生不可逆过程,有生命危险。根据这些实验结果,可以得出如下结论:对牛来讲,40微秒的脉冲危险电压值是跨步电压Uk=90100kV(流经体内电流为200安),接触电压Uf=7080kV(流经体内电流为160安)。为了保证防雷装置不危及人和牲畜的安全,应将引下线和接地装置尽可能安装在人们不易接触到的地方。接地装置最好做成环形周圈式的或深埋在一米以下,以改善接地装置附近地面的电位分布;以减少跨步电压的危险。此外,为了防止接触电压危及人畜,在可能条件下应将引下线缠上绝缘材料或隔离起来。- 3 -
