高中物理教學(xué)帶電粒子電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

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摘要:物理在高中教學(xué)中的比例非常大，而且是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，尤其是帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。本文主要是論述這一知識(shí)點(diǎn)的主要內(nèi)容進(jìn)行了分析論述，并提出了具體的建議希望可以為高中生提供參考意見。

關(guān)鍵詞:高中物理;帶電粒子;電磁場(chǎng);運(yùn)動(dòng)

通常情況下，電子、質(zhì)子會(huì)受到萬(wàn)有引力的影響，同時(shí)也會(huì)受到靜電力的影響，但是前者比后者要小得多。帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)之后，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的電場(chǎng)力是恒定的，而且始終與初速度方向垂直，帶電粒子此時(shí)是一個(gè)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。

1帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題

1．1帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的知識(shí)點(diǎn)

(1)帶電粒子的加速是帶電粒子在

電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的其中一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。比如在一對(duì)平行金屬板上面，通過(guò)接上電池組使其帶電，然后將這一對(duì)平行金屬板放入真空環(huán)境中。假設(shè)在這當(dāng)中存在一個(gè)微觀粒子，這一個(gè)微觀粒子的質(zhì)量設(shè)為m，所帶的電荷為正電并記為q。那么請(qǐng)問(wèn)在這一個(gè)電場(chǎng)當(dāng)中這一個(gè)微觀粒子從靜止的狀態(tài)開始到正極板運(yùn)動(dòng)再到負(fù)極板中的時(shí)候，這其中這一個(gè)微觀粒子到達(dá)負(fù)極板的速度是多少，假設(shè)將這兩板之間的電勢(shì)差設(shè)為U。這一個(gè)例子中所包含的知識(shí)點(diǎn)就是帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。那么根據(jù)題意可以知道帶電粒子在題目中的環(huán)境里面只會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，所以可以得出其所做的功是W=qU。然后經(jīng)過(guò)動(dòng)能定理的推導(dǎo)便可以求出帶電粒子的加速度。

(2)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

這一知識(shí)點(diǎn)中存在一個(gè)可以忽略重力的帶電微粒，這一微粒進(jìn)入到電場(chǎng)中的時(shí)候發(fā)生運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所帶有的電場(chǎng)力是恒定的。這種運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情景以及這種運(yùn)動(dòng)的受力方式都比較的特殊，因此可以將其與平拋運(yùn)動(dòng)作類比。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，可能是由靜止釋放的，這時(shí)便相似于自由落體運(yùn)動(dòng)。

1．2帶電粒子在電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)中問(wèn)題的解決方法

針對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解決方法，是帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)這一條件出發(fā)，從中發(fā)現(xiàn)可以利用的條件。比如當(dāng)帶電粒子處在一種平衡狀態(tài)之中的時(shí)候就可以基本上判斷這一帶電粒子它所收到的合外力等于零。另外當(dāng)一個(gè)帶電粒子做的是變速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，那么粒子所收到的合外力一定是不可能為零的，而且粒子的變速運(yùn)動(dòng)軌跡始終與初速度的方向保持一致的。解答這一類的題目的時(shí)候最重要的是要找到正確的方法，可以采用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律并借助于運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答。

2帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的學(xué)習(xí)建議

學(xué)生學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候需要從洛倫茲力知識(shí)的應(yīng)用入手。首先要集中于這一知識(shí)點(diǎn)的基本概念和定理的記憶，然后理解其中所包含的規(guī)律并學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用公式。只有將這些基本的功課做好之后才有可能對(duì)解答題目有所幫助。就帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)的具體內(nèi)容來(lái)看，存在一部分的學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的時(shí)候不擅長(zhǎng)從理論的角度推導(dǎo)帶電粒子處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，因此會(huì)增加學(xué)習(xí)難度。為了能夠從根本上認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題的嚴(yán)重性需要結(jié)合相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究便可以充分理解理論明白公式的具體推導(dǎo)過(guò)程，那么在運(yùn)用公式解答題目的時(shí)候便會(huì)靈活自如。例如通過(guò)操作洛倫茲力實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要掌握實(shí)驗(yàn)裝置的名稱和作用。學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)中針對(duì)電場(chǎng)、勵(lì)磁線圈以及勻強(qiáng)磁場(chǎng)這三者的方向問(wèn)題要把握清楚，當(dāng)這一前提完成之后便可以進(jìn)行觀察電子是否是垂直于磁場(chǎng)的。并且要觀察其是否是以這種狀態(tài)進(jìn)入到勻強(qiáng)磁場(chǎng)當(dāng)中的，而且要觀察磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是否是圓形的。當(dāng)這些基本的過(guò)程完成之后就要借助于洛倫茲力的知識(shí)來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)當(dāng)中存在的各種現(xiàn)象。最終便可以找到一個(gè)推導(dǎo)出于半徑以及速度有關(guān)的公式，并為之所用。

3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的問(wèn)題的學(xué)習(xí)建議

復(fù)合場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)問(wèn)題同樣屬于本文所探討的內(nèi)容，在復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題需要通過(guò)建模的方式來(lái)學(xué)習(xí)。這一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)需要學(xué)生從自身的閱讀能力提高上面著手進(jìn)行，從理解清楚題目中所涉及的物理過(guò)程作為突破口。例如帶電粒子如果呈現(xiàn)的是靜止?fàn)顟B(tài)或者是保持勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)的，那么便可以判斷其所受到的合外力與帶電粒子所受到的合外力是零。再比如如果帶電粒子所做的是勻變速運(yùn)動(dòng)，那么帶電粒子本身所受到的合外力以及帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向之間就是垂直的。另外帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中還可能是保持著非勻變速運(yùn)動(dòng)，那么這個(gè)時(shí)候帶電粒子所收到的合外力就比較的特殊，不再是保持恒定，而是變化的狀態(tài)。為了解決這一個(gè)問(wèn)題;需要借助于功能關(guān)系進(jìn)行處理。

4結(jié)語(yǔ)

學(xué)習(xí)帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)需要掌握基本定義以及概念和公式，將解答題目的方法建立在這些基礎(chǔ)知識(shí)上面，才有可能在練習(xí)解答題目的過(guò)程中學(xué)會(huì)舉一反三，將知識(shí)更好地應(yīng)用到實(shí)際生活中。

參考文獻(xiàn):

［1］張偉．淺談高中物理教學(xué)中帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的論述［J］．世界教育信息，2015(6)．

作者:陳子謙 單位:湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)