張雷

【摘要】在進(jìn)行對(duì)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題的教學(xué)過程中，涉及到的定理預(yù)定義較多，定理之間都存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生對(duì)于這些往往會(huì)出現(xiàn)掌握較為混亂的狀況，從而問題思考不夠全面，問題解決過程經(jīng)常受到阻礙。

【關(guān)鍵詞】高中物理 帶電粒子 復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng) 問題分析

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）02-0242-01

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題是我們?cè)诟咧形锢斫虒W(xué)中的重要課題，同時(shí)也是學(xué)生掌握過程中最為困難的主要教學(xué)內(nèi)容之一。很多時(shí)候?qū)W生對(duì)于定理的運(yùn)用過程以及問題條件的思考并不全面，所以會(huì)導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容的掌握存在一定的漏洞和缺陷。

一、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題在高中物理教學(xué)中的重要性

帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題是我們高三物理“電和磁”的重要教學(xué)部分，同時(shí)也是在教學(xué)中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)問題的主要教學(xué)部分之一。在進(jìn)行對(duì)“帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題”解決的教學(xué)過程中對(duì)于學(xué)生自身的能力也是一個(gè)重要的培養(yǎng)過程，首先是對(duì)于學(xué)生是對(duì)學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)，其次也對(duì)于學(xué)生物理過程的分析能力也能夠進(jìn)行不斷的提高，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)水平和思維能力的培養(yǎng)都會(huì)起到一定的積極作用。

二、解決帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵

1.必須要弄清物理情境

在進(jìn)行帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題解決過程中首先在頭腦中應(yīng)該建立客觀事物在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)中的整個(gè)過程所在。比如說“曲線運(yùn)動(dòng)”，在教學(xué)過程中先假設(shè)兩個(gè)帶電小球在進(jìn)行碰撞之前帶點(diǎn)情況不發(fā)生改變，并且始終能夠保持在一個(gè)平面內(nèi)，那么其中一個(gè)小球所受的重力與電場力始終平衡，而碰撞后一個(gè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律就能夠得出F=kma這個(gè)關(guān)系式。從而這一運(yùn)動(dòng)問題解決過程中就會(huì)有一個(gè)明顯的解題思路。

2.應(yīng)對(duì)物理知識(shí)有全面深入的理解

在對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題解決的過程中，我們首先應(yīng)該對(duì)其相關(guān)的物理知識(shí)進(jìn)行全方位的了解過程。比如說洛倫茲力、電場力以及重力做功等等，這些都需要我們進(jìn)行充分的掌握。在對(duì)于洛倫茲力的掌握過程中，我們首先應(yīng)該注意到洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)都與速度垂直，并且并不做功，重力和電場力做功與路徑之間并沒有關(guān)系，只是受到初始位置以及末尾位置來決定的，當(dāng)重力和電場力做功不為0時(shí)粒子的動(dòng)能才會(huì)發(fā)生一定程度的變化，從而洛倫茲力也會(huì)隨著速率的變化從而發(fā)生變化。

3.熟練掌握運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)知識(shí)是在順利解決物理問題的有效輔助手段

在進(jìn)行高中物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題的解決過程中，我們還應(yīng)該重視到的一個(gè)問題就是數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握過程應(yīng)該得到我們充分的重視。在進(jìn)行這些問題的解決過程中會(huì)運(yùn)動(dòng)很多數(shù)學(xué)知識(shí)，比如說拋物線、圓弧等等。學(xué)生之友對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)能夠得到充分的理解，那么學(xué)生在一定程度上才能夠?qū)⒅R(shí)點(diǎn)進(jìn)行不斷地串聯(lián)，使得問題的解決過程更加簡單順利。

4.了解力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)所在

首先我們?cè)趯?duì)于力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)的了解過程中，對(duì)于慣性定律應(yīng)該有一定的認(rèn)識(shí)程度，其主要觀點(diǎn)就是物體在不受到外力的情況下，保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)。其次還應(yīng)該正確認(rèn)識(shí)到力改變物體運(yùn)動(dòng)F=Ma這一公式的重要性所在。對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)的方向而言我們則應(yīng)該讓學(xué)生對(duì)作用力與反作用力等大反向這一觀點(diǎn)進(jìn)行充分的掌握過程。

5.復(fù)合場的疊加與并存

復(fù)合場指的是多種場疊加在一起重力場和電場疊加，或者重力場和磁場，還有磁場和電場疊加等等。例如空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場E和水平向里的勻強(qiáng)磁場B四個(gè)帶電情況相同的小球在正交場中M靜止N向右水平直線運(yùn)動(dòng)P向左水平直線運(yùn)動(dòng)Q在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)求四個(gè)小球的帶電種類以及比較四個(gè)小球的質(zhì)量大小關(guān)系。在解題過程中我們由小球M靜止可知其所受電場力與重力等大反向即電場力受力方向向上與電場方向一致所以四個(gè)小球帶正點(diǎn)。小球M受力平衡有Eq=mMg 小球N向右水平直線運(yùn)動(dòng)由左手定則可知洛倫茲力豎直向下有Eq=mNg+qvB 小球P向右水平直線運(yùn)動(dòng)由左手定則可知洛倫茲力豎直向上有Eq+qvB=mpg小球Q在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所以必有電場力與重力平衡有 Eq=mQg由以上各式可得小球的質(zhì)量關(guān)系為mp>mM>mQ>mN。

三、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的處理方法

1.正確分析帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)特征是解決問題的前提

在進(jìn)行對(duì)帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題的解決過程中，我們首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的一點(diǎn)就是對(duì)于帶電粒子的受力情況以及運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行正確的分析過程。充分考慮到帶電粒子在復(fù)合場中受到什么力，其方向所在，并且?guī)щ娏Ｗ铀艿降暮贤饬κ鞘裁赐瑫r(shí)最初是的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的，這些都是我們進(jìn)行問題解決過程中的主要環(huán)節(jié)所在。對(duì)于帶電粒子在復(fù)合電場合外力為零的時(shí)候所做的運(yùn)動(dòng)則是勻速運(yùn)動(dòng)，其合外力要是變力的話那么運(yùn)動(dòng)的方向則是與速度方向不會(huì)存在與一條直線上，其運(yùn)動(dòng)軌跡不是圓弧也不會(huì)是拋物線。

2.靈活選用力學(xué)規(guī)律是解決問題的關(guān)鍵

在對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場中進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們則應(yīng)該對(duì)其平衡條件進(jìn)行方程式的列舉并進(jìn)行求解，而進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)的過程中我們?cè)谑且鶕?jù)牛頓第二定律以及平衡條件進(jìn)行相互的串聯(lián)來進(jìn)行對(duì)方程式的建立與求解過程，然而對(duì)于帶電粒子在復(fù)合電場中做非勻速曲線運(yùn)動(dòng)過程中我們其解決過程應(yīng)該是動(dòng)能定理以及能量守恒定律來進(jìn)行相關(guān)的解決。

3.利用功和能或沖量、動(dòng)量的觀點(diǎn)

在進(jìn)行對(duì)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題解決過程中，我們則應(yīng)該充分利用利用功和能或沖量、動(dòng)量之間存在的關(guān)系進(jìn)行解決。比如說洛倫茲力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，那么很多時(shí)候帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)軌跡則是任意曲線，我們則是要根據(jù)場力做功的特點(diǎn)進(jìn)行思考，在這類問題的處理過程中往往我們會(huì)選用動(dòng)能定理作為解決這一問題的主要方式。

4.認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)過程的細(xì)節(jié)，充分挖掘題中的隱含條件

在對(duì)于帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題的解決與講解過程中，我們?cè)诮虒W(xué)過程中應(yīng)該讓學(xué)生注意過程中力和運(yùn)動(dòng)的相互制約關(guān)系，形成清晰的物理情景，全面整體地把握問題的實(shí)質(zhì)，把物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，提高綜合分析解決問題的能力。

以上就是筆者在對(duì)于《帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題》進(jìn)行的相關(guān)研究與探索過程，將解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)與方法與我們廣大教師們進(jìn)行分享。在本文的研究中還存在觀點(diǎn)的不足，希望能夠得到廣大學(xué)者與教師們的積極意見與建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]張錦科；帶電粒子（體）在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)類析[J]；數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版）；2011年Z1期

[2]桂健生；帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的分解[J]；中學(xué)物理；2008年12期