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        力學(xué)多過程的準靜態(tài)分析

        2014-09-22 10:10:30陳星張飛翔
        中學(xué)物理·高中 2014年6期
        關(guān)鍵詞:洛倫茲安培力初速度

        陳星 張飛翔

        物理教學(xué)中,我們經(jīng)常遇到這樣一類問題:物體的運動情況改變了,將對應(yīng)新的受力情況,而新的受力情況又將影響物體接下來的運動.暨運動到力、力到運動的相互制約和嵌套.正由于這樣的關(guān)聯(lián)和不斷變化,給這里的學(xué)習(xí)帶來了難點.再加上這時往往物體的運動很快,就很容易讓學(xué)生感覺無從下手.遇到這樣的問題,可以引導(dǎo)學(xué)生先慢下來,一點點的往下分析——準靜態(tài)分析.具體可以從以下三方面著手.

        1動一下,看一下;再接著動一下,再看一下……

        如圖1,在光滑水平面上給MN棒一個向右的初速度,分析電容兩端電壓的變化?此類問題難點在于運動很快,一會就平衡了,究竟怎樣最終達到這個平衡的,學(xué)生不容易摸清規(guī)律.這時,我們不妨讓棒動一下,設(shè)它正在以一個速度向右滑,則此時它切割磁感線產(chǎn)生電動勢,進而將對電容充電,那么將有電流,根據(jù)充電特點易知這個電流所受的安培力正好與運動方向相反,阻礙棒的運動.再往下考慮一點:故棒減速,電動勢減少,電流、安培力也減小,但由于電容處于剛開始充電階段,而減小的電動勢也一定比剛才充電獲得的電壓小,所以,電容繼續(xù)充電,而棒在這個減小了的安培力影響下仍然要繼續(xù)減速.這樣學(xué)生就清晰了:原來,棒的電動勢的減少(減速)與電容的電壓增多是同時進行的,棒做的是加速度減小的減速運動,最終當然就會達到電動勢減到與電容兩端電壓相等時達到平衡,電流消失.

        2充分考慮累積效應(yīng)所產(chǎn)生的新情境對后續(xù)過程的影響

        如圖2,正、負等離子體從左入射,試分析粒子以怎樣的初速度入射才可以在熒光屏y上只有一個亮點?這個情況的難點在于不能從結(jié)果反推,而是要知道這個結(jié)果是怎么來的.若引導(dǎo)學(xué)生注意前面“犧牲”離子的累積效應(yīng),就不難想到剛開始正、負離子由于受洛倫茲力作用分別打在P、Q板上,這樣P、Q間的電場就不斷增強.后來進入的離子,在弱電場和強磁場作用下(電場力小于洛倫茲力)還要繼續(xù)打板,電場繼續(xù)增強,直至當電場力等于洛倫茲力的時候后續(xù)離子才不會打板,這樣正離子才可以穿過MN在B2中做一個半圓周運動打在y屏上,而負離子則被MN間的反向電壓阻止掉.這類問題自然迎刃而解了.

        3抓住初始、末了、中間等關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開分析

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