高中物理带电粒子电磁场的运动问题教学建议

高中物理带电粒子电磁场的运动问题教学建议

丁跃蓉

四川省芦山中学丁跃蓉

摘要:物理在高中教育阶段重要的基础学科，在科学领域和社会生活中有着重要的地位，也是学生们普遍反映难以掌握的学科之一，尤其是高中物理中带电粒子在电磁场中运动这一章节，既是教材的重点也是教授的难点。如何让学生们更好地掌握高中物理带电粒子电磁场的运动问题成为我们亟待思考的问题，就此，我提出了自己的看法和教学建议。

关键词:高中物理带电粒子电磁场运动教学建议

带电粒子在电磁场中运动问题是高中物理教材的重点，也是教学的难点。很多同学对此章节的基础概念理解不到位，对公式中涉及到的各因素的关系梳理不清，导致在做题的时候，错误频出。为了改变这种状况，我疏理了带电粒子在电磁场中运动的知识点及相关各因素的关系，提出了相应的解决带电粒子在电磁场中运动问题的办法，分享给大家，希望能够对高中物理此模块的教学有一定的帮助。

一、带电粒子在电磁场中运动涉及到的知识点

要想解决带电粒子在电磁场中的运动问题，需要学生们理解如下几点要素：首先，通常情况下，在电磁场中，电子、质子会同时受到万有引力和静电力的影响，一般来讲，前者比后者要小得多。其次，带电粒子进入电场之后，运动过程中的电场力处于恒定状态，且运动方向始终与初速度方向垂直。最后要特别注意的是，带电粒子此时处于匀变速曲线运动状态中。

二、带电粒子电磁场的运动的常考类型及解决注意事项

(1)带电粒子在电磁场运动中的加速问题

带电粒子在电磁场运动中的加速问题是此模块常考的项目。比如在一对平行金属板上面，通过接上电池组使其带电，然后将这一对平行金属板放入真空环境中。假设在这当中存在一个微观粒子，这一个微观粒子的质量设为m，所带的电荷为正电并记为q。那么请问在这一个电场当中这一个微观粒子从静止的状态开始到正极板运动再到负极板中的时候，这其中这一个微观粒子到达负极板的速度是多少，假设将这两板之间的电势差设为U。这一个例子中所包含的知识点就是带电粒子在电场中运动。那么根据题意可以知道带电粒子在题目中的环境里面只会受到电场力的作用，所以可以得出其所做的功是W=qU。然后经过动能定理的推导便可以求出带电粒子的加速度。

(2)带电粒子的偏转问题

带电粒子的偏转问题也是带电粒子电磁场的运动常考的问题。教师只要给学生们强调一点，问题此类问题解决起来就较为容易。那就是，这一知识点中存在一个可以忽略重力的带电微粒，这一微粒进入到电场中的时候发生运动的过程中所带有的电场力是恒定的。这种运动的运动情景以及这种运动的受力方式都比较的特殊，因此可以将其与平抛运动作类比。带电粒子在匀强电场中的运动，可能是由静止释放的，这时便相似于自由落体运动。

（3）带电粒子在匀强电场中的直线运动问题

要解决带电粒子在匀强电场中的直线运动问题，一般要提醒学生们从带电粒子做直线运动这一条件入手，从中寻找可以利用的条件。比如当带电粒子处在一种平衡状态之中的时候就可以基本上判断这一带电粒子它所收到的合外力等于零。另外当一个带电粒子做的是变速直线运动的时候，那么粒子所收到的合外力一定是不可能为零的，而且粒子的变速运动轨迹始终与初速度的方向保持一致的。解答这一类的题目的时候最重要的是要找到正确的方法，可以采用动力学观点进行分析，同时结合牛顿运动定律并借助于运动学公式解答。

（4）带电粒子在复合场中的问题

复合场中的带电粒子运动问题同样属于本文所探讨的内容，在复合场中带电粒子的运动问题需要通过建模的方式来学习。这一知识点的学习需要学生从自身的阅读能力提高上面着手进行，从理解清楚题目中所涉及的物理过程作为突破口。例如带电粒子如果呈现的是静止状态或者是保持匀速直线运动的状态的，那么便可以判断其所受到的合外力与带电粒子所受到的合外力是零。再比如如果带电粒子所做的是匀变速运动，那么带电粒子本身所受到的合外力以及带电粒子的运动方向之间就是垂直的。另外带电粒子在复合场中还可能是保持着非匀变速运动，那么这个时候带电粒子所收到的合外力就比较的特殊，不再是保持恒定，而是变化的状态。为了解决这一个问题;需要借助于功能关系进行处理。

三、带电粒子在磁场中运动问题的学习建议

学生学习带电粒子在磁场中运动这一知识点的时候需要从洛伦兹力知识的应用入手。首先要集中于这一知识点的基本概念和定理的记忆，然后理解其中所包含的规律并学会灵活运用公式。只有将这些基本的功课做好之后才有可能对解答题目有所帮助。就带电粒子在磁场中运动这一知识点的具体内容来看，存在一部分的学习者在学习的时候不擅长从理论的角度推导带电粒子处在匀强磁场中的运动过程，因此会增加学习难度。为了能够从根本上认识到这一问题的严重性需要结合相关的实验进行学习。通过对实验的探究便可以充分理解理论明白公式的具体推导过程，那么在运用公式解答题目的时候便会灵活自如。例如通过操作洛伦兹力实验来观察带电粒子的直线运动，在实验的过程中要掌握实验装置的名称和作用。学习者在实验中针对电场、励磁线圈以及匀强磁场这三者的方向问题要把握清楚，当这一前提完成之后便可以进行观察电子是否是垂直于磁场的。并且要观察其是否是以这种状态进入到匀强磁场当中的，而且要观察磁场中带电粒子的运动轨迹是否是圆形的。当这些基本的过程完成之后就要借助于洛伦兹力的知识来解释实验当中存在的各种现象。最终便可以找到一个推导出于半径以及速度有关的公式，并为之所用。

综上所述，物理是一门基础科学，对学生们将来的工作和学习都非常重要。作为高中物理教材中的难点，学生们学习带电粒子在电磁场中运动确实存在一定的困难，但是只要我们能够帮助学生们夯实这一章节的基础知识，帮助他们构建清晰脉络的知识体系，熟知基本定义的内涵和外延，对公式中各因素的关系能够梳理清楚并明白各经典题型的考查要素及解决办法，学生们就能够较为轻松地处理带电粒子在电磁场中运动问题并有能力解决相关实际问题。