孩子电学学不懂?不是笨,是脑子里没有这幅“能量地形图”
(写给家长的话)
如果你家孩子正在学高中电学,你可能会听到这样的抱怨:
“公式都背了,但一做题就混,不知道用哪个。”
“电荷正负一换,所有结论都反了,完全记不住。”
别急着说孩子笨。
电学这个东西,它的抽象就突出表现在,你没办法看到电场,而且也触摸不到电势,所有相关的东西都仅仅只能依靠去想象。
即便孩子背公式背了不下一万遍,可要是其脑子之内不存在一幅清晰的那样的所谓“图”,那背再多遍也依旧是杂乱无章的。
这篇文章,就是帮孩子在脑子里“画图”的。
你把它转给那个人,让那个人花费十分钟把它看完,以后那个人再去做电学方面的题目,那个人的思路就能够清晰很多了。
(阅读时间:4分钟)
老师,场强比较大的地方,电势肯定是高的吗,为什么有的时候是这样,有的时候又并非如此呢?
“正电荷在电场中移动,什么时候电势能增加?我每次都靠猜。”
就等势面而言,其绘制,包括电场线的绘制,我都能够进行绘制,然而,每当去做题目时,却就不清楚它们究竟具备什么样的用途了。
如果你也被这些问题折磨,别慌。
你不是笨,你只是缺一幅图。
电学范畴之中,有关那些抽象性质的概念,实际上全部都能够对应关联到一幅极为具体的“能量地形图”之上。
一旦你脑子里有了这幅图,所有问题都会变得像看地图一样简单。
---
一、你的大脑需要一幅“地图”
先问你一个问题:为什么力学你学得相对轻松?
因为你能“看见”。
小球在滚,箱子在滑,人在走。这些你都能在脑子里想象出来。
可是电学方面,电场,没法看得见,电势,没办法摸得着,电荷这东西,根本不清楚它究竟长啥样。
所以你只能靠背。
得记住电场强度的公式,得记住电势的那个定义的详细内容,得记住电势能的公式。只是一旦遇到那种所谓的“关系题”,那就全都变得混乱无序了。
你需要把抽象的东西,变成你能看见的东西。
这幅“能量地形图”,就是帮你做这件事的。
---
二、把电场想象成一座山
怎么想象?
把电势想象成“海拔高度”。
高电势的地方,就是高山。低电势的地方,就是深谷。
把电场强度想象成“坡度”。

坡度越陡,电场强度越大。坡度越缓,电场强度越小。
电场线的方向,就是“下坡的方向”。
把电荷想象成“石头”。
带正电的电荷如同那沉重的石头,它会自行朝着山下滚落。带有负电的电荷仿若那轻盈的石头,它会自行朝着山上飘去。
把电势能想象成“石头的势能”。
重石头放在高山上,势能大。轻石头放在高山上,势能反而小。
就这么简单。
---
三、用这幅图,看穿所有概念
有了这幅图,那些让你头疼的概念,一下就清楚了。
问题1:场强大的地方,电势一定高吗?
不一定。
场强看“坡度”,电势看“海拔”。
一个地方,它能够呈现出具备很大坡度从而场效应很强的状况高中物理电路讲座视频教程,然而其高度却处于比较低的水平致使电势较小,举例而言,像那种极为险峻陡峭的峡谷。
某个地方能够显现出极为平整的状态(场强微小),然而其所处的海拔位置可谓是相当之高(电势较大),就像那高耸入云的山峰顶端呈现出平顶模样那般。
所以场强和电势没有必然的大小关系。
问题2:电势高的地方,正电荷的电势能一定大吗?
一定。
正电荷是“重石头”。把它放在高山上,势能当然大。
负电荷是“轻石头”。把它放在高山上,势能反而小。
故而,电势处于较高状态的区域,针对于带正电的微粒而言,乃是适宜的地界,然而,对带负电的粒子来讲,却是糟糕的场所。
问题3:电场强度为零的地方,电势一定为零吗?
不一定。
电场强度为零,说明这个地方“平坦”,没有坡度。
但平坦的地方可以是山顶高中物理电路讲座视频教程,也可以是山脚,也可以是半山腰。
比如两个等量同种正电荷连线的中点,场强为零,但电势不为零。
问题4:顺着电场线方向,电势怎么变?
顺着电场线,就是“下坡”。下坡的时候,海拔降低。
所以顺着电场线方向,电势降低。
逆着电场线,就是“上坡”,电势升高。
---
四、用这幅图,预判电荷怎么走
有了地形图,你还能预判电荷会往哪走。
正电荷,它被视作“重石头”,其具有会自动朝着山下滚动的特性,故而它所受力的方向乃是往下坡的那种方向,而这种方向也就是电场线所指向的方向。
负电荷,它属于那种状况如同“轻石头”一般的存在,其具备会自行朝着山上飘移的特性,所以它所受到力的方向呈现为上坡的方向,而这个上坡方向也就是与电场线方向相反的方向,是为逆着电场线方向。

如果电荷有初速度,就看它是在上坡还是下坡。
上坡,减速,动能减少,电势能增加。
下坡,加速,动能增加,电势能减少。
就这么简单。
---
五、实战演示:一个例子走一遍
题目:有一个呈正电性的电荷,从A这个点移动到B那个点,A点的电势相较于B点而言是更高的。问:处于这个移动的过程当中,电场力会去做什么样的功?电势能会发生怎样的变化?动能又会产生咋样的改变?
脑子里出现地形图:
B点海拔相较于A点低,正电荷乃重石头,朝着低海拔行进至高海拔,此为上坡,反之为下坡。
下坡的时候,重力做正功,势能减少,动能增加。
换成电学语言:
电场力做正功,电势能减少,动能增加。
题目如果换成负电荷呢?
带负电的电荷等同于轻石头,从海拔高处向海拔低处移动时,如此情形下它会向上飘浮吗?答案是否定的。质地较轻的石头同样会朝着下方掉落,只不过它所具备的势能变化与质量较大的石头恰恰相反。
进一步精准来表述:背负电荷从电势较高之处前往电势较低之处,这情形等同于轻巧的石块从海拔较高之地迈向海拔较低之地。那么它的势能会发生怎样的变化呢?依据公式Ep = qφ ,q 是呈负值的,φ 从高数值变为低数值,二者相乘的结果是负的绝对值变小吗?这是需要认真来计算的。然而借助地形的图示能够如此去思考:背负电荷所受力的方向是与电场线的方向相反的,也就是朝着上坡的方向。要是它从电势高的地方去到电势低的地方,那是下坡的方向,如此一来受力的方向就跟运动的方向是相反的,所以电场力会做负的功用从而电势能得以增加,动能相应减少。
所以正负电荷的结论正好相反。
---
六、你的“测绘员”7天训练计划
1. 每天画一幅地形图
任选一个电场,比如说正点电荷所形成的电场。于纸上描绘出它的“山”,当中有一座高耸的山峰,周边环绕着一圈又一圈的等高线,也就是等势面。山峰是最高的,越朝着外面海拔越低。
2. 用图解释概念
手指着图表,向自己发问:何处展现出更强劲的场?何处呈现出更强劲的场?何处拥有更高的电势?何处具备更低的电势?要是将正电荷放置于此,它将会朝着哪个方向移动呢?
3. 把公式翻译成图
电势能等于电荷量乘以电势,对于正电荷而言,电势越大电势能越大,犹如质量大的石头放置在高山之上,而对于负电荷来说,电势越大电势能越小,恰似质量小的石头放置在高山之上。
4. 用图做题
碰上电学题目时起步网校,先别匆忙去列出公式。首先要在脑海之中仔细地过一遍地形图,思考A点的海拔究竟是高还是低,B点又是什么情况,有呈现正电荷还是负电荷的状态,是属于上坡还是下坡的状况。
想清楚了,结论自然就出来了。
---
最后的话
电学之所以难,不是因为它公式多,而是因为它太抽象。
抽象的东西,需要靠“图”来理解。
有了这幅存在于脑子里的“能量地形图”,那就好比相当于拥有了一双被称作“电学之眼”的东西。
再看那些题,就不再是猜谜,而是看图说话。
目睹之后让小孩去尝试:寻觅一道有关电势高低判定的题目,暂且不要计算,率先凭借“地形图”在脑海里思索一番。评论区域能够告知我,运用了此方法之后,思路是否更加清晰了呢。