教研分享系列12 正方体是静电场试题中“座上宾”,然而别慢待了“宾客”

原创 刘大明  大明论教  6天前

正方体是一个对称性的规则形体,虽然不如球体那样完美,但在讲究“方圆”的国度里,正方体在人们心中的地位与球体在人们心中的地位几乎一样。这就是我们国家的“方圆文化”。

任何领域的工作,都离不开文化的影响,高考命题亦是如此。高考物理试题,包括模拟试题中,正方体、球体都是空间背景中的“座上宾”。其中,在静电场试题中,尤其青睐正方体。今天说一说以正方体为空间背景的静电场试题。

一、此类试题的知识点

此类试题的考核知识点是点电荷激发的电场,例如单个点电荷、双个点电荷或多个点电荷激发的电场,特别热衷等量双点电荷激发的电场,围绕电场强度的矢量运算、电场强度与电势的关系进行考查。

二、此类试题的素养点

  此类试题的考核能力是,空间思维能力、对称性思维能力。

三、此类试题的变形点

  此类试题的变形特别多,可谓是千变万化。例如,

      ①单点电荷+正方体

  点电荷置入正方体顶点、棱中点、面中心或体中心。

    ②双点电荷+正方体

  双点电荷分别位移棱两端、面对角线两端、体对角线两端、不同的面中心、棱中心等等。

      ③多点电荷+正方体

  三个点电荷、四个点电荷摆放就更加多样灵活了。

四、此类试题的关键点

此类试题的关键点:从物理知识角度而言,就是要对单点电荷、等量双电荷的电场分布要特别熟悉;从综合素养角度而言,就是要有空间思维能力和对称性思维能力。解决此类试题有没有什么诀窍呢?说没有,肯定不是事实;说有,误导作用不可谓不小。一家之言:解决此类试题,一定要打好空间思维和对称性思维的底子,例如多把玩正方体,最好建构正方体框架模型进行顿悟式观察;一定要对单点电荷、等量双点电荷的电场分布特征特别熟悉,而且要置入空间背景中去体悟;一定要多做此类试题,通过训练来巩固。前两者的学习观察是低功利性的,无心则有心;第三者的强化训练是高功利性的,有心更需无心。也就是说,针对此类试题,没有绝对有效的技巧,除了“勤学、好学”别无它途!

五、此类试题的命制问题

同样地,命制此类试题,命题者自己也需要扎实的空间素养和物理学科素养,否则命制出来的试题要么太难、要么没有区分度、要么错误百出。下面列举一个原创试题:




这道题以正方体为空间背景,但选择了面电荷为物理情景。很遗憾,空间点设置和选项设置不合理,导致试题没有正确选项,解析也空洞无物,错误不少。深入分析,或许命题人关于静电学知识掌握的不够好,没有“一桶水”的能力,无法命制好“半桶水”试题。

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