大學(xué)生對(duì)靜電學(xué)概念理解的初步研究.pdf

1、物理概念是物理基礎(chǔ)知識(shí)中最重要、最基本的內(nèi)容。在物理教學(xué)中，使學(xué)生形成清晰的物理概念，準(zhǔn)確的掌握物理規(guī)律，并使他們的智力、能力得到充分發(fā)展，是物理教學(xué)的核心問題。20 世紀(jì)70年代末以來(lái)，有關(guān)學(xué)生對(duì)物理概念的理解，以及概念轉(zhuǎn)變的研究一直是國(guó)際物理教育研究的熱點(diǎn)。 靜電學(xué)是電磁學(xué)重要組成部分，對(duì)靜電學(xué)概念理解的研究在國(guó)內(nèi)比較少，而對(duì)這部分內(nèi)容學(xué)生存在很多的錯(cuò)誤概念。本研究就是通過問卷調(diào)查結(jié)合臨床訪談，探察大學(xué)生對(duì)某些靜電學(xué)概念存在

2、的錯(cuò)誤理解。通過研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在某些靜電學(xué)概念的理解上，存在較多的錯(cuò)誤概念，而且大部分學(xué)生的理解還停留在中學(xué)時(shí)候的水平。學(xué)生的理解如下： 1.摩擦起電的概念。（1）摩擦起電是原子核對(duì)電子的束縛能力不同，電子在摩擦物之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，且轉(zhuǎn)移是雙向的。（2）認(rèn)為摩擦起電時(shí)，電子在摩擦物之間的轉(zhuǎn)移是單向的，而不是雙向的。（3）認(rèn)為摩擦生熱是電子發(fā)生轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因素。（4）摩擦生熱，使被摩擦物發(fā)生電荷分離，正電荷移向摩擦端，電子移向另一端。（

3、5）摩擦金屬導(dǎo)體時(shí)，認(rèn)為導(dǎo)體中原子核對(duì)電子的束縛能力太強(qiáng)，電子無(wú)法發(fā)生轉(zhuǎn)移，所以不帶電。 2.電荷在絕緣體/導(dǎo)體上分布。（1）電荷只分布在絕緣體接觸的部分，但在導(dǎo)體上均勻分布。（2）電荷可以均勻地分布在絕緣體上。（3）同一孤立導(dǎo)體，電荷可以分布在兩端上且一端為正電荷另一端為負(fù)電荷。 3.導(dǎo)體的靜電感應(yīng)。（1）根據(jù)電場(chǎng)線的方向判斷電勢(shì)的高低，再根據(jù)電勢(shì)高低判斷電子的流向。（2）未考慮整個(gè)系統(tǒng)，把導(dǎo)體A當(dāng)成一個(gè)孤立導(dǎo)體，使用

4、“電荷差”的錯(cuò)誤概念，主要表現(xiàn)在觸摸A的左端時(shí)，左端有較多的電子，電子就會(huì)流向地面；觸摸右端時(shí)，右端有較多的正電荷，正電荷要么被帶走要么被電子上來(lái)中和。（3）對(duì)等勢(shì)體的概念不清楚，認(rèn)為導(dǎo)體靜電平衡后導(dǎo)體兩端還有電勢(shì)差，對(duì)電勢(shì)的概念比較模糊，主要依據(jù)電荷的吸引或排斥（庫(kù)侖定律）判斷電荷的轉(zhuǎn)移。（4）對(duì)于導(dǎo)體靜電平衡條件的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為當(dāng)感應(yīng)電荷數(shù)跟施感電荷數(shù)量相等的時(shí)候，達(dá)到了靜電平衡。 4.電介質(zhì)的極化。（1）能正確使用極化概念，對(duì)

5、物理現(xiàn)象作出正確的判斷和分析。（2）使用靜電感應(yīng)解釋，這類學(xué)生類比導(dǎo)體的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，也能對(duì)問卷中兩個(gè)實(shí)驗(yàn)做出準(zhǔn)確的判斷和相對(duì)合理的解釋，而且有些學(xué)生對(duì)“感應(yīng)電荷”的解釋類似極化電荷。（3）使用靜電感應(yīng)原理解釋，但是他們不很清楚“感應(yīng)電荷”怎么出來(lái)，所以當(dāng)給他們呈現(xiàn)不同的材料情景時(shí)，他們就會(huì)有選擇的使用此原理。（4）認(rèn)為電荷的周圍有力的作用，就像兩個(gè)物體周圍存在萬(wàn)有引力一樣，只要有電荷就有力，而且電荷越多引力越強(qiáng)。這類學(xué)生對(duì)電場(chǎng)中力的作

6、用原理不清楚，認(rèn)為所有的東西在電場(chǎng)中都受力的作用。 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解靜電學(xué)概念存在如下不同層次： 1.電勢(shì)、電場(chǎng)線層次（較少學(xué)生）。處在這一層次上的學(xué)生，對(duì)電場(chǎng)線、電勢(shì)理解的比較好，對(duì)靜電感應(yīng)電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移的原因、過程分析的比較透徹。2.庫(kù)侖力層次（較多學(xué)生）。這一層次的學(xué)生，對(duì)電勢(shì)、電場(chǎng)線的概念比較模糊，不知道電勢(shì)有什么用，不懂如何判斷電勢(shì)的高低。3.電液質(zhì)層次（較少學(xué)生）。這一層次的學(xué)生，認(rèn)為電荷像液體一樣可以在絕緣體

7、或?qū)w之中流動(dòng)。4.萬(wàn)有引力模型層次（較少學(xué)生）。處于這一層次的學(xué)生，認(rèn)為帶電體能夠吸引輕小物體，就像兩個(gè)物體周圍存在萬(wàn)有引力一樣，只要有電荷就有力，而且電荷越多引力越強(qiáng)。這類學(xué)生對(duì)電場(chǎng)中力的作用原理不清楚，認(rèn)為所有的東西在電場(chǎng)中都受力的作用。 由于學(xué)生對(duì)概念理解沒有形成系統(tǒng)，他們對(duì)同一個(gè)概念有時(shí)都存在相互矛盾的理解，在不同的物理情景中，發(fā)現(xiàn)他們對(duì)概念的理解處于不同層次。 本文最后，結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，分析學(xué)生存在錯(cuò)誤