武军：我是这样引入电场强度的

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文/武军

引入电场强度这个概念的时候，我是这样做的：

先由几个静电相互作用的实验，引导学生发现带电体周围有（静）电场，电场的基本性质是它对放入其中的带电体有力的作用。

由此提出，电场问题在很大程度上是力学问题，力学规律仍然成立。为此，要解决电场中的力学问题，知道带电体在电场中的受力情况就变得非常重要。

怎样才能知道任意电量的带电体在电场中受的电场力呢？

以点电荷在另一个点电荷的电场中的受力为例，我带领学生用库仑定律计算不同电量的点电荷在同一个位置处所受的电场力，（故意给了复杂数据）算了几个之后，有学生感叹：太难算了，太麻烦了！我顺势提问：有没有简单点儿的算法？给他们时间让他们讨论，终于有学生提出：老师，咱们不用每次都从头算，在用库仑定律计算的时候，kQ比r方是个定值，咱们只要把这个值算出来，在这个位置放入不同电量电荷的时候，直接用这个不同电荷量分别乘以这个值，就是不同电量电荷在这点受的力。大家都频频点头，我问，那要是另一个位置呢？有同学马上说，那就把那个位置的kQ比r方算出来呗。我也仿佛发现新大陆般兴奋，自言自语，这个kQ比r方不简单，顺手就写了个等式：kQ/r2=F/q。

我问，看懂了吗？

同学们下意识地回答：看懂了。

我又问：看懂啥了？众人沉默了。我说，看看等式右边的单位。

有同学说，是牛每库。

我继续说，咱们瞧瞧，这个kQ/r2在数值上相当于什么？

沉默了一会儿之后，有同学说出来：相当于一库伦电荷在这个点上受的电场力！我夸张的给这个同学竖了个大拇指，夸他：你真棒！

我继续说：咱们要是知道了一库伦电荷在电场中某一点受的电场力，是不是就很容易知道q库仑电荷在同一点受的电场力了？

同学们答：是的。

我又问：怎么知道呢？

同学们七嘴八舌，总体意思就是：用q直接乘以那个每库仑电荷在这个点受的电场力就可以了。还有同学指出来，刚才那几个计算题的简便算法，就是这个意思。

我又给大家竖了个大拇指，然后总结道：看来，一库伦电荷在电场中某点受的电场力是个很重要的指标，它相当于电荷在电场中的受力标准。然后我举例，比如1库仑电荷在电场中某点受电场力5牛，那么0.1库仑电荷在该点受电场力就是0.5牛。

大家频频点头。

我继续问：既然这个受力标准这么重要，那么咱们学习过的物理量里有没有反映这个标准的物理量？

大家想了想，有人摇头说，没有。

我问：那怎么办？

有同学说：那咱们就造一个吧。大家又嗨了起来。

我说：好的，你们给起个名吧。

有同学事前看过书，大喊：电场强度！也有同学说，叫受力标准。。

我说：都可以，给个定义式吧，怎么定量它？

一番热闹之后，基本两种算法：kQ/r2，F/q。

然后组织大家讨论发言，最后大家认识到，第一种算法只能计算点电荷的电场里的电荷受力标准，太狭隘，不具有普遍性。所以，这个新的物理量的大小就用F/q来定义了。

然后组织大家看书，让他们说说为什么书上取名叫电场强度，而不叫受力标准？孩子们很有意思，居然能找到各种理由。但是，最终认识到，电荷在电场中不同位置受力大小不同，反映出电场不同位置强弱不同，所以，这个受力标准也可以反映出电场的强弱分布。同时，这个受力标准与电场中放不放电荷是没关系的，这个标准是电场本身的特点决定的。用电场强度这个词更能准确反映这个物理量是电场本身的性质的写照，同时也与受力标准的说法不矛盾。

自此，引入电场强度这个物理量。

这个过程很强调受力标准的说法，这个是为后面引入电势这个更抽象的概念做准备，埋伏笔。

作者简介

武 军

北京市第五十中学物理教师，中学高级职称。热爱物理教育，热爱学生，肯于钻研教材教法和实验教学。

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