教师培训回顾
说起复合场,最恐怖的莫过于完全混合在一起的叠加场;叠加场虽然复杂,但叠加场中粒子的运动大多并不复杂,而是非常简单。例如:匀速圆周运动、匀速直线运动等。
那么这些简单的动作是如何产生非凡效果的呢?答案就在今天的分享中。
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仔细分析引力场、电场、磁场的叠加,你会发现:
在95%以上的题目中,质点的运动都是匀速圆周运动和直线运动。
当然高中物理等时圆磁场,直线运动精确地可以分为匀速直线运动和变速直线运动。
叠加场中的特殊运动
匀速圆周运动
如果一个粒子能做匀速圆周运动,它就一定有向心力。在引力、电场力和洛伦兹力中,只有洛伦兹力的方向是可以随时改变的(因为速度的方向会改变)。所以一定是洛伦兹力起到了向心力的作用,而其他的力刚好平衡。
除洛伦兹力外,其他力的净作用力都为零。这种情况比较简单,这里就不举例了。
匀速直线运动
匀速直线在高中物理中经常出现,所以学生和老师都很熟悉。当你看到匀速直线时,你会寻找力的平衡。因此,匀速直线运动的净力必定为零。
具体应用如下:
(1)速度选择器
(2)磁流体发电机
(3)电磁流量计
(4)霍尔元件
(1)
速度选择器
(2)
磁流体动力发电机
原理很简单,就是所用的净力为零。但隐藏的一点是:磁流体前进的动力,取决于前端和后端之间的压力差。
案例演示
如何操作
(3)
电磁流量计
① 圆形管
② 方管
无论何种管道类型,教学时特别强调流量Q的截面与阻力R的截面的区分是十分重要的。
案例演示
仪表读数为I,污水电阻率为ρ高中物理等时圆磁场,管内磁感应强度为B,则流量为____
如何操作
电阻器的截面积就是电流流过的横截面。
流动截面积是液体流动方向上的横截面积(下图中绿色)
(4)
霍尔元件
困难恰恰在于测量电位高度时经常会出现误差。
具体裁判依据如下:
① 辨别导电电荷的电性质
② 寻找电荷运动的方向
③ 确定电荷所受力的方向
④带正电的表面电位较高
变速直线运动
叠加场中变速直线运动很少见,因此学生很可能对此感到措手不及。众所周知,洛伦兹力的方向总是垂直于速度方向,如果速度发生变化,洛伦兹力的大小也会发生变化。垂直速度方向的平衡状态一定会被打破。因此,当粒子在叠加场中做变速直线运动时,肯定不会受到洛伦兹力的影响。
即:叠加场中的变速直线运动必有:v//B
案例演示
如图所示,虚线区域内存在均匀电场与均匀磁场,水平注入的电子不发生偏转,直接通过此区域。
忽略重力,以下情况是可能的:
A. E 和 B 都在水平方向,与电子的运动方向相同
B. E和B都是水平方向,与电子运动方向相反
C.E垂直向上,B垂直于纸张并向外
D.E垂直向上,B垂直于纸张且面朝内
如何操作
问题只说没有偏转,因此有两种可能性:
结论
叠加场看上去杂乱,其实本质很简单,从上面提到的三种特殊运动出发,我们可以通过特殊条件找到已知与未知之间的关系。
下一期
《高中物理--磁场系统与方法分享(八)叠加场中的不规则曲线》
关于作者
徐继跃,19岁高考(新标准卷)物理满分;24岁成为新东方千人教师培训师;30岁前成为全国培训行业第一品牌物理产品负责人,教过万名教师留学之路,善于站在别人的角度思考问题,总结学生的问题;用学生的语言,带领听众轻松遨游物理的海洋。