从图像认识电场的物质性

陈杏子

【摘要】电场是客观存在的物质，但电场的物质性很抽象，电场线和图像是描述电场物质性的两种直观语言，而图像作为数学语言，可以更直观、简洁、准确地描述物理规律。

【关键词】电场;物质性;图像

我们知道，“物理观念”是重要的物理核心素养，包括物质观念、运动观念、相互作用观念、能量观念及其应用等要素。电场是由带电体向周围空间激发形成的，是客观存在的物质，其物质属性（简称“物质性”）毋庸置疑。但电场高度抽象，不能被人的感官直接觉察到。对电场物质性的描述有函数（公式）、电场线（或等势线）和图像这三种形式。而图像作为重要的数学语言，更具直观、简洁等特点，下面笔者以“场强、电势与位置的关系图像”为例，探究从图像角度认识电场的物质性，加深学生对电场物质性的认识，从而形成正确的“场”的物质观念。

一、电场中场强和电势

电场的基本属性是对放在其中的电荷产生力的作用，同时使电荷具有电势能，电场的这种力和能的性质即物质性用电场强度（E）和电势（φ）这两个物理量描述。

对于给定的电场，电场强度和电势的分布是确定的。既可以描绘场强和电势的空间分布图像（E-x和φ-x图像），也可以从图像推知场强的空间分布，这是近几年各地的高考试题中屡屡出现题型。如果学生第一次接触E-x图像或φ-x图像，几乎无法下手。究其原因，一是教材上有关电场物质性的阐述不够深刻，学生没有形成“场”的物质观念;二是教材中对场强和电势的描述往往停留在电场线和等势面上，没有再做进一步的数学描述。……