《带电粒子在电场中的运动》教学
原创老张启蒙物理
老张懂物理
本节是静电场知识的应用。 三个主要部分的内容:加速度、偏转、示波器。 这一部分没有什么难度。 前提是你熟悉牛顿运动定律、匀变速直线定律、函数关系式带电粒子在电场中的运动,这些都是力学中的重要定律。 只要将电场中的电场力移至力学定律即可。
学生感到困难,认为原因如下:
“失明”。 电场和微观粒子的不可见性都需要精神上的考虑。 与力学相比,研究对象缺乏形象性和直观性。
改变了几个名词。 侧移量代替平投运动中匀加速方向的位移,偏转角代替速度与水平方向之间的角度。
已知量和未知量的变化。 在平投中,通常按垂直方向移动来计算移动时间,而在电场偏转中,通常按水平方向移动来计算时间。
力量的普遍性。 在平抛运动中,力是重力,加速度保持不变。 当在均匀电场中偏转时,需要从已知量逐渐推导出电场力。 如果不熟悉电场的基础知识,加速就无从下手。 这在恒力运动中已经经历过。 改变力或加速度对于学生来说就像一个新的知识点。
教学建议:
1. 不画平行板电容器,而是研究均匀电场中的加速度和偏转。 直线加速问题不大。 偏转时,在黑板上将电场强度的方向与重力加速度的方向画在同一方向上,并取试验电荷为正电荷。 类比平抛,比较计算出所谓的“侧移量”和“偏转角度”。 。 然后画出均匀电场的“场源”——极板。 求极板之间的电压、间距、长度与前面计算中的物理量之间的相关性。 电场和重力场的对比计算应该不成问题。 极板的加入也让学生明白极板只是电场力的来源,它遵循的运动规律是力学定律。 找到正确的电场力是关键。 熟悉静电场基础知识,与力学定律无缝衔接,是学习静电场的突破性方法。
2.示波器教学。 当水平和垂直方向的偏转电场分别相加时,与偏转问题相比,计算带电粒子的着陆点就变成了一个单一的多过程问题,包括线加速度、偏转和匀速。 当依次施加水平和垂直方向的偏转电场时,相当于多了一个运动方向,类似于平抛运动。
3、一个看似不是问题的问题——微观粒子有质量,但它们在电场中加速和偏转时不考虑重力。 大批“物理难题”晕倒,大惑不解。 为什么在明显有质量的情况下不考虑重力? 如果明显没有质量,则无法计算重力; 如果明显有质量带电粒子在电场中的运动,则不必计算重力。 计数或不计数的关键是看重力在粒子所受的总力中所占的比例。 当然,有质量就必然有引力,但如果引力对质点运动的影响相对于其他力来说完全可以忽略不计,那么计算还有什么价值呢? 没有影响力,就没有存在感。 粒子世界如此,人类世界又何尝不是呢? 人和物质的情况并不比粒子好多少。
静电场学习:静电场基础知识+牛顿运动定律。
“毅力”、“费”能量+“强迫自我发展”(F=ma;FORCE ME ARISE)(翻译肯定有误,请专家指点,奖励全部给你,但是有一个“意外伤害”的可能性很大!)