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        坐標(biāo)原點(diǎn)平移法處理帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

        2017-08-30 13:05:49
        物理通報(bào) 2017年8期
        關(guān)鍵詞:帶電粒子邯鄲市邯鄲

        王 剛

        (邯鄲市教育科學(xué)研究所 河北 邯鄲 056008)

        張建鋒

        (邯鄲市第一中學(xué) 河北 邯鄲 056006)

        坐標(biāo)原點(diǎn)平移法處理帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

        王 剛

        (邯鄲市教育科學(xué)研究所 河北 邯鄲 056008)

        張建鋒

        (邯鄲市第一中學(xué) 河北 邯鄲 056006)

        利用物理圖像以及坐標(biāo)原點(diǎn)平移法來(lái)解決帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)復(fù)雜過(guò)程一目了然,縮短了解題時(shí)間,提高了得分率.

        坐標(biāo)原點(diǎn)平移 帶電粒子 交變電場(chǎng)

        圖1 題圖

        (1)電子通過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的時(shí)間t0;

        (2)若UCD的周期T=t0,則零時(shí)刻射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子會(huì)打在熒光屏的什么位置;

        (3)若UCD的周期T=2t0,何時(shí)射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電子打在熒光屏O點(diǎn).

        解析:(1)設(shè)電子在加速過(guò)程中獲得的速度為v0,有

        在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),水平方向勻速運(yùn)動(dòng),則

        v0t0=l

        由以上兩式可得

        (2)為方便理解,根據(jù)電壓圖像畫出在豎直方向的速度-時(shí)間圖像,如圖2所示.則

        圖2 豎直方向的速度-時(shí)間圖像

        (3)此過(guò)程比較復(fù)雜,包括3個(gè)勻變速過(guò)程,學(xué)生不容易想清楚,運(yùn)用物理方程解題時(shí)容易出錯(cuò),于是在圖2的基礎(chǔ)上將坐標(biāo)原點(diǎn)O平移至P點(diǎn),如圖3所示,設(shè)tPA=t,則tAB=t,tBC=t0-2t,根據(jù)面積相等,得

        解得

        圖3 平移坐標(biāo)原點(diǎn)

        從圖3我們也可以看出,電子在y方向上,tPA時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng),tAB時(shí)間內(nèi)做勻減速運(yùn)動(dòng),B時(shí)刻y方向速度為零,tBC時(shí)間內(nèi)反方向勻加速運(yùn)動(dòng).

        帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)屬于較難的問(wèn)題,多個(gè)物理過(guò)程、多個(gè)物理量、多個(gè)物理方程導(dǎo)致學(xué)生在解答這類題目的時(shí)候出現(xiàn)很多問(wèn)題,比如物理過(guò)程不清楚,物理方程丟三落四,以及解物理方程組存在的問(wèn)題等等.本文利用物理圖像以及坐標(biāo)原點(diǎn)平移法來(lái)解決此類問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)復(fù)雜過(guò)程一目了然,縮短了解題時(shí)間,提高了得分率.

        2016-09-09)

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