高中物理带电粒子在电磁场中的运动问题教学浅议

发表时间:2021/3/19   来源:《中小学教育》2020年第35期   作者:黄小萍
[导读] 高中的物理教学是一个非常重要的部分
        黄小萍
        福建省泉州市安溪县第六中,福建 泉州362400
        摘要:高中的物理教学是一个非常重要的部分,需要师生们花大量的时间、精力去了解、学习、专研。而高中物理教学的难点之处则是带电粒子在电磁场中的运动问题。这篇文章就是主要对这一章节的教学问题、方式等进行浅议,并针对其中的问题进行了相关的意见,希望能对这方面的困难有一定的益处。同时也希望能对高三物理复习有一定的帮助。并且在这节物理学习中,对学生们的理解能力和动手能力有很大的要求。
        关键词:高中物理;带电粒子;电磁场;运动问题
前言:
        一般情况下,带电粒子就是指带有电荷的微粒,可以使匀加速运动,是匀速直线运动,还可以是匀速圆周运动。带电粒子在电场中运动,综合运用多种定律知识及运动学公式,是一节很重要的知识。带电粒子在电磁场中的运动规律在近代物理实验装置中有着广泛的应用,这些应用涉及到带电粒子的测量,加速和约束的问题。
一、相关重要运动问题讨论
(一)带电粒子在电场中运动的基本知识
        在书本学习中可以知道,有两个重要的基本知识点。牢记住了知识点,对于这节知识我的掌握很明朗了。不难解释,这是一个有实际意义的应用问题。电量为q的带电粒子由静止经过电势差为U的电场加速后,根据动能定理及电场力做功公式可求得带电粒子获得的速度大小。由此可见,末速度的大小与其本身的性质密切相关。
        在这个知识点中,隐藏着一个可以不计算重力的带电微粒,这个带点微粒进入到电场中,带动的电场力会是恒定的一个状态。也可以说,电场方向是正电荷受力的方向因而电荷在受到电场力时,假如电场方向与电荷运动方向相同。带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场,对于类平抛运动,初速度是水平的。
(二)带电粒子在电场中运动问题的解决方法
        这个问题,联想到其两个基本知识点,可以得出,可以从直线运动这个方向来拓展,知晓了带电粒子在匀强电场中的运动是一个直线运动、且存在于平衡状态下,解决这个问题更加有思路、有方向。在讨论解决方法是,可从动力学观点和功能观点来突破。这类问题综合了许多运动知识,要弄清楚在不同的物理运动过程中不同的受力情况和相关的运动性质,如此才能选择正确合理的规律和公式。在供能观点方面,有变力参加作用的有电力物体的运动中,供能观点起着重要作用。能使用能动定理和包括静电势能、内能在内的能量守恒定律。


二、学习带电粒子在电磁场中的运动问题时的见解
        在农村高中物理教学中,带电粒子在电磁场中的运动问题是个难点。在学习带电粒子在磁场中运动的这节知识时,要从洛伦兹力知识的应用入手。但首先,要了解相关的知识点和基本概念以及定理,牢固记忆也是有意义的。不仅如此还要学会灵活变通,要准确地应用公式规律,这样,在解答问题时才更容易上手。对于高中物理的学习,题目的想象画图,明白其中对应的规律,明白相应的公式,清楚物体运动的状态。每个事物的运动都是有规律的,只是有的规律不显示与表面,需要我们去探索,去重现,去归纳。
        例如,在解答这两个问题时:一个带电荷量为一q的油滴,从0点以速度v射入匀强电场中,v的方向与电场方向成e滴的质量为m,测得油滴达到运动轨迹的最高点时,它的速度大小又为v,求:(1)最高点的位置可能在0点的哪一方?(2)电场强度E为多少?通过题目可知,这是个典型的套公式的题目,明白了是在电磁场中的匀速直线运动,类似平抛的运动,看明白了物体的性质之后,根据相关的公式就可以的出两个问题的答案。有题目中给出的数据,字母,回忆相应知识点,再顺着正确的思考路径,计算出结果。
三、带电粒子在电磁场中的问题学习的归纳
        电磁场中,带电粒子的运动问题是综合性极强的一类问题,其中涉及到了高中物理的圆周运动以及洛伦兹力等知识,并且多数的时候还包含了数学知识,如相切、相交以及轨迹圆等,用其构建粒子运动模型能够解决相关电磁场的问题。
电场力可以对电荷做功,能改变电荷的动能;洛仑兹力不能对电荷做功,不能改变电荷的动能。关键字解题法、对称规律解题法都是好方法。不论是学习课本中的归纳点,还是实验中的步骤关键点,都必须要把握住事物形态的改变。清楚理解题目中的关键词,弄清楚问的是什么,要让自己算什么等问题,都要清楚明白。
        例如带电粒子呈现的是什么样的状态就可以推断出所受的合外力是怎样的。从平时的做题经验来安排自己的做题思路。找圆心、画轨迹是解题的基础。在画图的过程中,我们可以想象出事物的变化过程,将运动状态的变化展现出来,再根据公式来计算相关数据。
总结:
        在学习带电粒子在电磁场中运动这一知识时最关键的还是要考自己对基本规律知识的理解与记忆,学会将那些公式和规律灵活地在各种题型中正确使用,而不是靠运气碰上的。在学会某种题型的运算时,再找一找类似的题目,弄懂这一类的题目,而不是某个题目,深刻了解。在学习的过程中,充分体现学生的洞察能力、分析思维能力。将其中的模型、公式等深刻记于心中,遇到合适的题目是就会灵活运用。
参考文献:
[1]陈子谦.高中物理教学中带电粒子在电磁场中运动问题的论述[J].中国高新区,2018,(1):115.
[2]周俊义.高中物理教学探究 ——以"带电粒子在电磁场中的运动问题"为例[J].西部素质教育,2018,4(18):237.
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