在高中階段,物理學(xué)科占據(jù)著非常重要的位置,而電磁學(xué)又是物理學(xué)科最為重要的授課內(nèi)容之一。由于該內(nèi)容較復(fù)雜,學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的掌控度較低,學(xué)習(xí)興趣不強(qiáng)。為此,教師應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)路徑增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容學(xué)習(xí)的興趣,從而使學(xué)生提高對(duì)該部分內(nèi)容的掌控度。教師還應(yīng)當(dāng)還原學(xué)生的主體性,提高對(duì)學(xué)生的尊重,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行自主學(xué)習(xí),同時(shí)也應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)路徑提升自身素質(zhì)。為提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力,實(shí)現(xiàn)高中階段的育人目標(biāo),物理教師必須確定核心教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)核心素養(yǎng),優(yōu)化課堂教學(xué)質(zhì)量。
由于高中物理知識(shí)比較抽象,不利于學(xué)生理解相關(guān)內(nèi)容,所以在高中物理解題過程中,適當(dāng)?shù)氖褂脠D像法能夠讓學(xué)生更加直觀地觀察到題目中的信息。通過相關(guān)信息的系統(tǒng)整合,節(jié)約了學(xué)生的解題時(shí)間,使問題能夠有效解決。
例如在相關(guān)的物理競(jìng)賽題目中,有一個(gè)容器,半徑為R、軸線為O點(diǎn)。其中,圓筒內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向與軸線平行,電磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,此時(shí)c處有一帶電粒子e,質(zhì)量為m、電荷量為q,以某一速度進(jìn)入圓筒,然后又經(jīng)過小孔飛出,求相應(yīng)的速率以及時(shí)間均是多少?(彈性碰撞)
根據(jù)相應(yīng)的題目我們得知,帶電粒子需要和容器發(fā)生多次碰撞才能發(fā)生上述沿小孔飛出的結(jié)果。同時(shí)若是只發(fā)生一次,那就說明帶電粒子是勻速直線運(yùn)動(dòng),而在磁場(chǎng)的作用下,受洛倫茲力的影響,相應(yīng)的軌跡絕對(duì)不可能是勻速直線運(yùn)動(dòng)。由題目我們可以得知,該碰撞為彈性碰撞,簡(jiǎn)言之,速度大小并不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,那么相關(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是彼此對(duì)稱的。因此就需要找到圓弧的三等分點(diǎn),通過運(yùn)動(dòng)軌跡確定相應(yīng)的圓心,再依據(jù)相關(guān)的幾何關(guān)系完成相關(guān)問題的解答。通過相關(guān)圖像,學(xué)生可以直觀地記錄相應(yīng)的物理?xiàng)l件,節(jié)約思考分析的時(shí)間,一定程度上提高學(xué)習(xí)效率。
微元法是指以特殊位置代替一般位置從而進(jìn)行解題的一種方法??梢詫⒁恍?fù)雜的物理問題逐漸簡(jiǎn)單化。同時(shí)這種方法還可以將曲面上的相關(guān)問題轉(zhuǎn)化為平面,便于學(xué)生理解。利用這種方法可以將物理問題用較為簡(jiǎn)單的物理規(guī)律進(jìn)行表示,進(jìn)而解決復(fù)雜問題,提高學(xué)習(xí)效率,培養(yǎng)自信心。
例如,教師可以設(shè)置相關(guān)問題,對(duì)學(xué)生加以訓(xùn)練,一個(gè)金屬環(huán)水平放置,其以c為半徑,此時(shí)有一個(gè)圓柱豎直放置,這兩個(gè)物體在同一平面內(nèi),圓柱的細(xì)軸通過中心點(diǎn)p,有一個(gè)質(zhì)地均勻的導(dǎo)體棒,它的質(zhì)量是a、以R為電阻,導(dǎo)體棒與圓環(huán)共面,另一端A沿著圓環(huán)可以圍繞金屬圓柱進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。摩擦系數(shù)為s,金屬圓環(huán)在恒定磁場(chǎng)中,電磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=Km(k>0),方向豎直朝上,m為磁場(chǎng)中一點(diǎn)到軸線之間的長(zhǎng)度,導(dǎo)線以及圓環(huán)的磁場(chǎng)和電阻可以忽略不計(jì),那么在金屬棒A端需要施加多大外力才能維持導(dǎo)體棒以相應(yīng)的角速度進(jìn)行相關(guān)的勻速運(yùn)動(dòng)?
由題意我們可以知曉,導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是比較容易求解的,即我們常說的BL2W,但是我們發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)德爾強(qiáng)度卻一直在變動(dòng),所以常用的整體法已經(jīng)不能適用。這時(shí),我們可以采取微元法,即在導(dǎo)體棒上取比較細(xì)小的一段,因?yàn)槠浞浅P。梢院雎?,故可以看做這個(gè)物體在相關(guān)的位置所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)際上是一個(gè)常數(shù),那么就可以通過這種方式得到安培力表達(dá)式,然后將這一物體上所有的微元受到的安培力進(jìn)行整合,就可以得出整體所受的安培力,進(jìn)而完成問題的求解。
對(duì)于高中生來說,不管是知識(shí)理解與掌握,還是問題現(xiàn)象的分析與解決均具備較大的難度,但卻是有規(guī)律可循的。若對(duì)物理概念、知識(shí)以及相關(guān)變化規(guī)律進(jìn)行認(rèn)真的分析與總結(jié),就可以歸納出一定的規(guī)律,并形成簡(jiǎn)單易記的口訣或者是條理清晰的提綱,這不僅可以有效增強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶,防止概念混淆,同時(shí)也能夠進(jìn)一步加深對(duì)物理知識(shí)的理解,有利于更加靈活、準(zhǔn)確地解答問題。
例如,楞次定律作為電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn),由于其內(nèi)容的表述較為抽象,因此,十分不利于理解與掌握。為此,要根據(jù)楞次定律來對(duì)是否產(chǎn)生感應(yīng)電流與電流的方向進(jìn)行合理的判斷。首先要觀察通過閉合回路的磁通量有無發(fā)生變化,是根據(jù)什么規(guī)律而變化的,這不僅需要對(duì)變化前產(chǎn)生的原磁通量的原因、方向與大小進(jìn)行全面的分析,同時(shí)也需要對(duì)變化后產(chǎn)生磁通量變化的原因、方向與大小進(jìn)行分析。為此,在分析對(duì)比引起磁通量變化的各種原因時(shí),就可以將其細(xì)分為三種類型,并把磁通量變化與引起感應(yīng)電流變化的規(guī)律歸納成朗朗上口的口訣,大大提升解題效率與準(zhǔn)確率。
綜上所述,電磁學(xué)是高中物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)考查內(nèi)容,若想提高學(xué)生的解題效率,就需要使學(xué)生逐漸發(fā)現(xiàn)高中物理電磁學(xué)規(guī)律,知曉電磁學(xué)的解題技巧。電磁學(xué)作為高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容的重要組成部分,其不僅在社會(huì)生產(chǎn)與科研實(shí)踐中具有較高的應(yīng)用價(jià)值,同時(shí)在人類探索宇宙的過程中占據(jù)著十分重要的地位。為此,在學(xué)習(xí)電磁學(xué)的過程中,要養(yǎng)成多思考、勤總結(jié)的學(xué)習(xí)習(xí)慣,并不斷調(diào)整與改進(jìn)自身的學(xué)習(xí)方法,進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)效果,提高分析問題與解決問題的能力。