从孤立到耦合化解带电平面场强认知冲突的教学重构研究——对无限大带电平面与电容器极板附近场强的比较研究A STUDY ON INSTRUCTIONAL RECONSTRUCTION FOR RESOLVING COGNITIVE CONFLICTS IN ELECTRIC FIELD STRENGTH FROM ISOLATED TO COUPLED CHARGED PLANES: A COMPARATIVE ANALYSIS OF THE ELECTRIC FIELD NEAR AN INFINITE CHARGED PLANE AND CAPACITOR PLATES
江莎,王佳鑫,李健,杨红梅,凌发令,荆川,李丽,李登峰
摘要(Abstract):
“无限大带电平面”与“平板电容器”是《电磁学》静电场部分的两个核心理想模型,然而学生普遍对两者附近场强公式σ/(2ε_0)与σ/ε_0存在混淆与认知冲突。本文深入剖析了这一认知障碍的根源,指出其源于对“孤立系统”与“耦合系统”电场叠加机制的混淆、对高斯定理应用场景的僵化理解以及对物理图像构建的缺失。基于此,本文提出一套以“模型溯源-原理剖析-图像建构-方法对比”为主线的四步教学改革方案,旨在通过强调电场叠加原理的核心地位、对比不同高斯面选取的物理意义,引导学生自主建构清晰的场分布物理图像,从而有效化解认知冲突,提升对静电场核心思想的理解深度和迁移应用能力。
关键词(KeyWords): 无限大带电平面;平板电容器;电场强度;高斯定理;叠加原理
基金项目(Foundation): 重庆市高等教育教学改革研究项目(项目批准号:254054,256055,253113);; 重庆市研究生教育教学改革研究项目(项目批准号:yjg250119);; 重庆邮电大学教育教学改革项目(项目批准号:XJG22106,XKCSZ2521)
作者(Author): 江莎,王佳鑫,李健,杨红梅,凌发令,荆川,李丽,李登峰
DOI: 10.27024/j.wlygc.2026.01.21.04
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