摘 要:電場強度是物理學的重要概念,準確的理解是應(yīng)用的前提.本文通過幾種不同的解題方法的展示,希望能幫助讀者對電場強度有近一步的理解.
關(guān)鍵詞:電場強度;多種;解題方法
中圖分類號:G632 ? ? ?文獻標識碼:A ? ? ?文章編號:1008-0333(2020)10-0071-03
收稿日期:2020-01-05
作者簡介:孫林源(1975-),男,中學高級教師,從事高中物理教學研究。
基金項目:本文系2018年度河南省基礎(chǔ)教育教學研究項目《基于核心素養(yǎng)培育的中學物理講評課案例研究》 (JCJYB18060116)研究成果之一)
場強的計算本不是什么難事,但是在最近一次高考模擬訓練中,我們遇到了這樣一道習題, 從不同的側(cè)面計算,竟然得出了不同的答案,問題究竟出現(xiàn)在什么地方哪?還請各位考生來辨別一下.本文就是將我們的疑問展示給大家,希望通過我們的討論分析,給各位考生帶來不同的感受,以提高我們的思維能力,如有不當之處,敬請批評指正.
原題 如圖1所示,在第二象限內(nèi)有勻強電場與y軸負方向成θ=30°角斜向下.在第二象限內(nèi)有一點A,坐標為(-L,3L).某帶負電粒子質(zhì)量為m,電荷量+q,自A點以某一初速度垂直電場方向射出;已知經(jīng)過O點的速度大小為V,沿y軸負方向,不計粒子重力.求:勻強電場的電場強度.
想想這個解答是不是沒有任何問題?那么我們再看下面的幾種解法是不是也沒有問題!請同學們認真比較一下,體會一下它們的不同之處在哪里.
解法一 粒子從A到O做類平拋運動,則如圖4所示,將O點速度V沿平行場強方向和垂直場強方向上進行進行分解.則
怎么會出現(xiàn)三個不同的場強E的答案哪?
別慌兒,還有不同的答案哪?
解法三 利用運動的合成與分解進行分析求解.
如圖所5示,設(shè)A 點速度為V0,加速度為a,由題意可知,V0垂直于場強E的方向.加速度a=qEm,方向沿場強方向.
我們不妨將帶電粒子的運動按照xoy坐標軸進行分解.如圖5所示.
這說明:帶電粒子沿x軸方向上做初速度為V0cos30°,加速度為asin30°的勻減速直線運動;沿y軸方向上做初速度為V0sin30°,加速度為acos30°的勻加速直線運動.
怎么會是這樣哪?總結(jié)一下,通過上面的分析我們求出的電場強度分別是:E=3mV28qL、E=mV24qL、E=mV26qL、E=mV216qL、E=3mV216qLE=5mV216qL、E=3mV210qL等七種不同答案,是不是還有不同的答案哪?請各位同學可以在研究一下.
點評 通過以上的分析計算,我們實際上是用到了四種方法,一是動能定理;二是類平拋運動規(guī)律;三是運動的合成與分解;四是分方向上的動能定理.但是不管是什么方法,答案應(yīng)該是唯一的.那么本題可能在出題時某個地方或者是某個條件出現(xiàn)了問題,有興趣的同學不妨用反證法在做一次,看看問題所在.
一道題不會出現(xiàn)這么多的不同答案,怎么會是這樣呢?對與錯到現(xiàn)在已經(jīng)不太重要了,重要的是我們通過不同方法、不同側(cè)面重新認識了場強的計算,也許還有不同解法,也許還有不當之處,還希望廣大考生能認真研究一下,若有不同解法敬請批評指正.謝謝!
參考文獻:
[1]張立根.電場中的幾類圖像問題[J].物理之友,2016,32(10):39-41.
[責任編輯:李 璟]