河北衡水第一中學(xué)(053000)

杜蕓菲●

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高中物理電磁學(xué)解題方法分析

河北衡水第一中學(xué)(053000)

杜蕓菲●

電磁學(xué)是高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容之一，許多同學(xué)對(duì)這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)感到非常困難，特別是在進(jìn)行解答電磁學(xué)習(xí)題時(shí)更是束手無策，以致讓許多同學(xué)對(duì)電磁學(xué)的學(xué)習(xí)失去信心.本文通過作者的學(xué)習(xí)體會(huì)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了電磁學(xué)的一些解題方法，以供同學(xué)們參考.

高中物理；電磁學(xué)；解題方法

電磁學(xué)作為高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容之一，對(duì)這部分知識(shí)的理解和掌握讓許多同學(xué)感到非常困難，特別是在解答電磁學(xué)的習(xí)題時(shí)，更是沒有解題思路，也找不到解題方法. 這部分知識(shí)雖然難學(xué)，但只要掌握正確的方法，問題就能迎刃而解.

一、運(yùn)用代替等效方法，使解題過程簡單化

在高中物理電磁學(xué)的解題中，對(duì)于一些不同的物理問題，它們?cè)谀承┓矫婢哂幸恢滦曰蛳嗤?，在能?shí)現(xiàn)同樣目的的前提下可以采用代替的方法，這樣就能把復(fù)雜問題簡單化.在等效之前需要把兩個(gè)物理量進(jìn)行比較，找到它們的相同之處，然后把一個(gè)問題上使用的方法，就可以應(yīng)用到另一個(gè)問題上使問題簡化.

例1 如圖1，使用均勻細(xì)導(dǎo)線做成邊長是d的等邊△MKN，在均勻恒定且磁感應(yīng)強(qiáng)度是B的磁場中，圍繞MN軸進(jìn)行恒定轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度為ω，MN垂直磁場方向，三個(gè)線框電阻相等均為R，圖中線框位置處于t=0的時(shí)刻.求如下問題：(1)對(duì)于線框在任意時(shí)刻t的電流.

(2)如果M點(diǎn)的電動(dòng)勢規(guī)定為0，那么在t=0時(shí)刻MK線框上任意點(diǎn)A的電動(dòng)勢UA是多少(A到M距離是x).

二、運(yùn)用守恒轉(zhuǎn)換方法，使問題迂回解決

因?yàn)樽匀唤绱嬖谑睾阋?guī)律，在高中物理電磁學(xué)的解題中，巧妙運(yùn)用守恒轉(zhuǎn)換思路和方法，就能把一些狀態(tài)和過程比較復(fù)雜的習(xí)題，不能用一般方法求解或用普通方法解答繁瑣時(shí)，可運(yùn)用轉(zhuǎn)換方法，從另一個(gè)角度間接或迂回解決問題.可根據(jù)能量守恒、質(zhì)量守恒、電荷量守恒等定律來把問題轉(zhuǎn)換間接求解問題，以提高解題效率.

例2 已知一個(gè)正電荷，帶電量為q，其均勻分布在半徑是R、質(zhì)量大小為m的均勻絕緣的細(xì)圓環(huán)上面.此時(shí)給圓環(huán)一個(gè)外力，就能讓它從靜止開始動(dòng)起來，并沿圍繞過環(huán)心且垂直環(huán)面的中心線做勻加速轉(zhuǎn)動(dòng).求：圓環(huán)從開始運(yùn)動(dòng)一直到其角速度為ω0的全部過程中外力做的功是多少？(假如帶電圓環(huán)中的電流是I，其電流的磁場對(duì)圓環(huán)圓面磁通量為Ф=kI，k是常數(shù)，不考慮其它因素.)

解題方法分析 在本題中如果直接計(jì)算外力做的功，非常困難，因?yàn)橥饬σ恢痹谧兓?，包括其大小和方向都在?如果變換一下解題思路，可以從變力想到做功的原理，其實(shí)做功就是一種能量轉(zhuǎn)化成另一種能量，如果求這個(gè)外力做的功，只要能計(jì)算出此外力做功后轉(zhuǎn)化成的能量，就能使問題容易求解.此題中因?yàn)橥饬ψ隽苏?，才使圓環(huán)動(dòng)能增加，轉(zhuǎn)速ω增加，才使圓環(huán)中電流增大，從而有了電磁感應(yīng)才使圓環(huán)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，之后圓環(huán)需克服這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢就需要做功.運(yùn)用守恒轉(zhuǎn)換的方法，可知外力做的正功等于圓環(huán)獲得的動(dòng)能與抵抗感應(yīng)電動(dòng)勢所做的功這兩項(xiàng)的和.

三、運(yùn)用綜合法解題，提高知識(shí)應(yīng)用能力

運(yùn)用綜合方法就要從題目的已知條件出發(fā)，利用已知條件間的聯(lián)系去尋找新的可用條件，在推導(dǎo)新條件時(shí)，要始終考慮：根據(jù)現(xiàn)有條件能求出哪個(gè)條件，依次進(jìn)行求出所有新條件，從而最終創(chuàng)造出直接求解問題所需的條件.

圖3

例3 把一個(gè)半徑為0.1m的金屬細(xì)圓環(huán)，按如圖3所示，垂直放于一個(gè)金屬細(xì)圓柱(其半徑比0.1m小得多)的端面上，圓柱的軸通過圓環(huán)中心.將一個(gè)質(zhì)量是10克的金屬小球一頭固定于金屬棒(不考慮小球的質(zhì)量和電阻)，另一端被圓環(huán)的端面支撐，小球可沿圓環(huán)作圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的摩擦系數(shù)是0.1，圓環(huán)放在恒定磁場中，其強(qiáng)度為4T，方向如圖3所示，不考慮其它因素.開始時(shí)斷開S1、并且S2在1位，R1=R3=4Ω，R2=R4=6Ω，C=30μF，求：

(1)當(dāng)S1閉合后，在棒的A端施加多大垂直于棒的水平外力，在棒穩(wěn)定后小球以ω=10rad/s勻速度轉(zhuǎn)動(dòng)？

(2)S1閉合穩(wěn)定后，S2從1位搬到2位，施加的外力大小方向不變，在重新達(dá)到穩(wěn)定勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后，R3中的電量為多少？

總之，在電磁學(xué)解題時(shí)只要打牢基礎(chǔ)，靈活運(yùn)用多種方法，就能快速找到解題的思路，使問題能容易解決.

[1]田麗.高中物理競賽中電磁學(xué)的解題方法研究[J].湖南師范大學(xué).2014 (01)

[2]謝占凱.新課標(biāo)下高考物理試題分析[J].云南師范大學(xué).2014 (03)

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