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        電磁學(xué)解題中模型法的巧用

        2018-03-28 08:01:46侯政男
        速讀·中旬 2018年3期
        關(guān)鍵詞:電磁學(xué)

        侯政男

        摘 要:在高中物理課程當(dāng)中,電磁學(xué)是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容,但是由于該部分知識(shí)較為抽象,所以很多高中生難以保證解題速度與解題質(zhì)量。本文簡(jiǎn)要就模型法概念進(jìn)行分析,并以此為基礎(chǔ)探討了如何利用模型法進(jìn)行實(shí)際的電磁學(xué)問題解決。以期提高我們廣大的高中生應(yīng)用模型法在電磁學(xué)中解決問題的能力。

        關(guān)鍵詞:電磁學(xué);模型法;解體應(yīng)用

        物理電磁學(xué)問題大都較為復(fù)雜和抽象,若在進(jìn)行實(shí)際問題解決時(shí)采用直接分析與計(jì)算的方式來解決,可能會(huì)造成難以確定問題解決關(guān)鍵點(diǎn),從而造成問題解決速度與質(zhì)量都較為低下。模型法是高中物理課程中的重要學(xué)習(xí)思想,其不僅能幫助我們高中生進(jìn)行知識(shí)理解,同時(shí)還能在電磁學(xué)問題解決中發(fā)揮重要的應(yīng)用價(jià)值,是我們高中生必要掌握的問題的分析方法。

        一、模型法概念分析

        我們高中生在學(xué)習(xí)物理電磁學(xué)知識(shí)時(shí),大都能就基礎(chǔ)概念進(jìn)行理解,但是在實(shí)際電磁學(xué)問題解決中卻難以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的靈活運(yùn)用,無法準(zhǔn)確的找到問題解決關(guān)鍵。針對(duì)這種情況,我們就可在實(shí)際問題解決時(shí)運(yùn)用模型法來實(shí)現(xiàn)問題處理,這主要是由于大多數(shù)的電磁學(xué)題目都是建立在模型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)置的。我們可以首先就題目題型本身進(jìn)行歸納與分析,并以個(gè)人理解為基礎(chǔ)進(jìn)行所學(xué)電磁學(xué)知識(shí)的代入,從而實(shí)現(xiàn)問題的快速解決。但是由于電磁學(xué)本身涉及的模型較多,所以我們?cè)趯?shí)際問題解決時(shí)應(yīng)當(dāng)明確模型的具體使用范圍,避免出現(xiàn)混合模型使用的情況。

        高中電磁學(xué)中的常見模型主要包括以下幾種。其一,平行通電導(dǎo)電模型。高中電磁學(xué)中的常見模型主要包括以下幾種。其一,平行通電導(dǎo)電模型。該模型主要是針對(duì)“同向通電直線導(dǎo)線會(huì)發(fā)生相互吸引,相反則會(huì)相互排斥。”這一知識(shí)點(diǎn)而言的。為避免該知識(shí)內(nèi)容與電荷、磁鐵之間的相互排斥知識(shí)混淆,其可將同向的通電導(dǎo)向比作“同性戀”,建立相應(yīng)的模型,提高對(duì)該知識(shí)內(nèi)容的印象。

        其二,磁鐵與導(dǎo)線的轉(zhuǎn)換法模型。通電導(dǎo)體跟磁體一樣,周圍也存在著磁場(chǎng),這一現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng),判定通電螺線管周圍磁場(chǎng)的方向時(shí),可用安培定則,即用右手握住螺線管,讓四指彎曲且與螺線管中的電流方向一致,則大拇指所指的那端就是通電螺線管的N極。于是我們可以把通有定向電流的導(dǎo)轉(zhuǎn)換為磁鐵來進(jìn)行研究,在這樣的轉(zhuǎn)換模型當(dāng)中,我們可更加直觀的就磁鐵與導(dǎo)線的作用力關(guān)系進(jìn)行分析,方便解題。

        二、模型法在實(shí)際電磁學(xué)問題解決中的應(yīng)用

        (一)“同性戀”模型的實(shí)際應(yīng)用分析

        例1:把帶正電的絕緣圓環(huán)a與金屬圓環(huán)b通過同心共面的方式進(jìn)行放置,當(dāng)小環(huán)a以原點(diǎn)為中心在平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),則金屬圓環(huán)b中存在感應(yīng)電流且方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,并不斷的進(jìn)行收縮。分析絕緣圓環(huán)的磁場(chǎng)方向與運(yùn)行變化。

        我們?cè)诰驮搯栴}進(jìn)行解決時(shí),應(yīng)當(dāng)采用“同性戀”模型進(jìn)行分析與解決。小環(huán)a轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于電流,因?yàn)樾…h(huán)b中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針,根據(jù)“同性戀”模型的原理,二者電流方向應(yīng)相同,故a為順時(shí)針。且b不斷地收縮,我們可以知道b內(nèi)的磁通量在減少,即a的電流大小在不斷減少。同時(shí)根據(jù)右手定則我們可以判斷,絕緣圓環(huán)a做順時(shí)針減速運(yùn)動(dòng),a內(nèi)部的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。

        (二)磁鐵轉(zhuǎn)換為導(dǎo)線模型的應(yīng)用

        例2:在某蹄型磁鐵上方放置一直導(dǎo)線,蹄形磁鐵左端為S極,右端為N極,并且保證該導(dǎo)線可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn),判斷若在導(dǎo)線中通入電流,且電流方向由左到右,則該導(dǎo)線的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方式為?

        我們?cè)诰瓦@一問題進(jìn)行解決時(shí),可通過電流元法進(jìn)行分析,即將該直線電流進(jìn)行劃分,使其成為AO`、O`O以及OB三個(gè)小的電流元,其中O`O段中的實(shí)際電流方向與其所處的磁場(chǎng)方向不同向,所以不會(huì)受到來自安培力所提供的作用力。通過左手定理進(jìn)行分析可知,直線電流AO`段所受到的安培力的實(shí)際方向垂直于平面,且方向向外,而OB段則與之相反。由上述可判斷該導(dǎo)線會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng),且運(yùn)動(dòng)方向表示為順時(shí)針反向的旋轉(zhuǎn)。同時(shí),當(dāng)該導(dǎo)線旋轉(zhuǎn)經(jīng)過90度時(shí),其會(huì)在安培力的作用下出現(xiàn)逐漸的旋轉(zhuǎn)下降。

        以上問題分析方式在實(shí)際應(yīng)用過程中雖然也能達(dá)到問題解決,但其所需通過的分析過程較多且復(fù)雜,不僅會(huì)造成問題解決時(shí)間的浪費(fèi),同時(shí)還可能出現(xiàn)分析失誤。我們?cè)谠搯栴}解決時(shí),可將磁鐵轉(zhuǎn)換為導(dǎo)線,從而實(shí)現(xiàn)快速地解決問題。就以上題目為例,我們可將題目中的蹄型磁鐵轉(zhuǎn)換成和紙面相互垂直,且方向向外的導(dǎo)線,將原本較為復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)變成需要就通電導(dǎo)線之間的相互作用關(guān)系進(jìn)行分析的題目,相對(duì)原問題更加簡(jiǎn)單??芍苯优袛喑鰧?dǎo)線將會(huì)以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng),同時(shí),運(yùn)動(dòng)方向?yàn)橄蛳?。而在該轉(zhuǎn)化模型運(yùn)用的基礎(chǔ)上,還可充分結(jié)合“同性戀”模型進(jìn)行問題分析,減少問題分析所用時(shí)間。此外,該問題解決方式在電磁學(xué)問題中的應(yīng)用能切實(shí)提升高中生的學(xué)習(xí)積極性與學(xué)習(xí)自信心。

        三、結(jié)束語

        模型法相比于一般方法解題要迅速很多,可以將抽象的概念轉(zhuǎn)化為具有物理意義的模型,輔助理解題意,也可以構(gòu)建思維模式,對(duì)解題是十分有好處的。所以說我們高中生應(yīng)該在平常做題的時(shí)候勤總結(jié)模型概念,勤使用模型方法,形成一種化抽象為具體的意識(shí),切實(shí)提升個(gè)人對(duì)模型法的應(yīng)用熟練度,充分發(fā)揮模型法在問題解決中的應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]杜蕓菲.高中物理電磁學(xué)解題方法分析[J].數(shù)理化解題研究,2017,(13):74-75.

        [2]劉宇晗.高中物理競(jìng)賽中電磁學(xué)的解題方法分析[J].科技風(fēng),2016,(24):162+177.

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