淺析帶電粒子在復合場中的運動問題

張雷

【摘要】在進行對帶電粒子在復合場中的運動問題的教學過程中，涉及到的定理預定義較多，定理之間都存在一定的內在聯系，學生對于這些往往會出現掌握較為混亂的狀況，從而問題思考不夠全面，問題解決過程經常受到阻礙。

【關鍵詞】高中物理 帶電粒子 復合場中的運動 問題分析

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）02-0242-01

帶電粒子在復合場中的運動問題是我們在高中物理教學中的重要課題，同時也是學生掌握過程中最為困難的主要教學內容之一。很多時候學生對于定理的運用過程以及問題條件的思考并不全面，所以會導致教學內容的掌握存在一定的漏洞和缺陷。

一、帶電粒子在復合場中的運動問題在高中物理教學中的重要性

帶電粒子在復合場中的運動問題是我們高三物理“電和磁”的重要教學部分，同時也是在教學中會經常出現問題的主要教學部分之一。在進行對“帶電粒子在復合場中的運動問題”解決的教學過程中對于學生自身的能力也是一個重要的培養過程，首先是對于學生是對學生空間想象能力的培養，其次也對于學生物理過程的分析能力也能夠進行不斷的提高，對于學生學習水平和思維能力的培養都會起到一定的積極作用。

二、解決帶電粒子在復合場中的運動問題的關鍵

1.必須要弄清物理情境

在進行帶電粒子在復合場中的運動問題解決過程中首先在頭腦中應該建立客觀事物在進行運動中的整個過程所在。比如說“曲線運動”，在教學過程中先假設兩個帶電小球在進行碰撞之前帶點情況不發生改變，并且始終能夠保持在一個平面內，那么其中一個小球所受的重力與電場力始終平衡，而碰撞后一個小球做勻速圓周運動，由牛頓第二定律就能夠得出F=kma這個關系式。從而這一運動問題解決過程中就會有一個明顯的解題思路。

2.應對物理知識有全面深入的理解

在對于帶電粒子在復合場中的運動問題解決的過程中，我們首先應該對其相關的物理知識進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，這些都需要我們進行充分的掌握。在對于洛倫茲力的掌握過程中，我們首先應該注意到洛倫茲力的方向永遠都與速度垂直，并且并不做功，重力和電場力做功與路徑之間并沒有關系，只是受到初始位置以及末尾位置來決定的，當重力和電場力做功不為0時粒子的動能才會發生一定程度的變化，從而洛倫茲力也會隨著速率的變化從而發生變化。

3.熟練掌握運動數學知識是在順利解決物理問題的有效輔助手段

在進行高中物理帶電粒子在復合場中的運動問題的解決過程中，我們還應該重視到的一個問題就是數學知識的掌握過程應該得到我們充分的重視。在進行這些問題的解決過程中會運動很多數學知識，比如說拋物線、圓弧等等。學生之友對這些知識點能夠得到充分的理解，那么學生在一定程度上才能夠將知識點進行不斷地串聯，使得問題的解決過程更加簡單順利。

4.了解力和運動的觀點所在

首先我們在對于力和運動的觀點的了解過程中，對于慣性定律應該有一定的認識程度，其主要觀點就是物體在不受到外力的情況下，保持靜止或勻速運動。其次還應該正確認識到力改變物體運動F=Ma這一公式的重要性所在。對于力和運動的方向而言我們則應該讓學生對作用力與反作用力等大反向這一觀點進行充分的掌握過程。

5.復合場的疊加與并存

復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電場E和水平向里的勻強磁場B四個帶電情況相同的小球在正交場中M靜止N向右水平直線運動P向左水平直線運動Q在豎直面內做勻速圓周運動求四個小球的帶電種類以及比較四個小球的質量大小關系。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小球帶正點。小球M受力平衡有Eq=mMg 小球N向右水平直線運動由左手定則可知洛倫茲力豎直向下有Eq=mNg+qvB 小球P向右水平直線運動由左手定則可知洛倫茲力豎直向上有Eq+qvB=mpg小球Q在豎直面內做勻速圓周運動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量關系為mp>mM>mQ>mN。

三、帶電粒子在復合場中運動的處理方法

1.正確分析帶電粒子的受力及運動特征是解決問題的前提

在進行對帶電粒子在復合場中運動問題的解決過程中，我們首先應該認識到的一點就是對于帶電粒子的受力情況以及運動特征進行正確的分析過程。充分考慮到帶電粒子在復合場中受到什么力，其方向所在，并且帶電粒子所受到的合外力是什么同時最初是的運動狀態是怎樣的，這些都是我們進行問題解決過程中的主要環節所在。對于帶電粒子在復合電場合外力為零的時候所做的運動則是勻速運動，其合外力要是變力的話那么運動的方向則是與速度方向不會存在與一條直線上，其運動軌跡不是圓弧也不會是拋物線。

2.靈活選用力學規律是解決問題的關鍵

在對于帶電粒子在復合場中進行勻速運動時，我們則應該對其平衡條件進行方程式的列舉并進行求解，而進行勻速運動的過程中我們在是要根據牛頓第二定律以及平衡條件進行相互的串聯來進行對方程式的建立與求解過程，然而對于帶電粒子在復合電場中做非勻速曲線運動過程中我們其解決過程應該是動能定理以及能量守恒定律來進行相關的解決。

3.利用功和能或沖量、動量的觀點

在進行對帶電粒子在復合場中的運動問題解決過程中，我們則應該充分利用利用功和能或沖量、動量之間存在的關系進行解決。比如說洛倫茲力的方向與運動方向相互垂直，那么很多時候帶電粒子在復合場中的運動軌跡則是任意曲線，我們則是要根據場力做功的特點進行思考，在這類問題的處理過程中往往我們會選用動能定理作為解決這一問題的主要方式。

4.認真分析運動過程的細節，充分挖掘題中的隱含條件

在對于帶電粒子在復合場中的運動問題的解決與講解過程中，我們在教學過程中應該讓學生注意過程中力和運動的相互制約關系，形成清晰的物理情景，全面整體地把握問題的實質，把物理模型轉化為數學模型，提高綜合分析解決問題的能力。

以上就是筆者在對于《帶電粒子在復合場中的運動問題》進行的相關研究與探索過程，將解決問題的關鍵點與方法與我們廣大教師們進行分享。在本文的研究中還存在觀點的不足，希望能夠得到廣大學者與教師們的積極意見與建議。

參考文獻：

[1]張錦科；帶電粒子（體）在復合場中的運動類析[J]；數理化學習（高中版）；2011年Z1期

[2]桂健生；帶電粒子在復合場中運動的分解[J]；中學物理；2008年12期