解决带电粒子问题的一般思路
陆亚军
力电综合问题是以力学知识和电学知识相互渗透作为背景,结合力和能量知识进行考查的综合问题,在历年高考中常作为压轴题出现,由于其综合性较高,要求学生在处理此类问题时有较强的审题能力及综合分析能力,如何高效准确求解此类题,笔者结合多年高中物理教学实践,将此类问题的解题思路总结归纳为三个字:“图、规、式”,
1.“图”——展示对象运动情景,分析对象运动状态和过程
审题明确题中情景,画出示意图(包括受力分析图,轨迹图等),借助图示建立起清晰的物理情景,分析情景中的过程,明确每一个中间过程的特点规律,寻找相邻过程中的关联状态和条件,寻找各阶段物理量的变化与联系,通过抽象或类比、等效的方法建立相应的物理模型。
2.“规”——找规律
处理力电综合问题仍然要依据力学中的基本规律:如牛顿运动定律、功能关系等要将力学的研究方法灵活应用到电场中,如整体法、隔离法、正交分解法、图象法、等效法等等,在对物理状态和物理过程深刻把握的基础上,寻找题设条件与所求未知物理量的联系,选择合适的规律求解。
3.“式”——根据所选规律列式求解
从力的观点或能量观点,依据物理规律(如牛顿第二定律、动能定理、能的转化与守恒等)列出方程求解,并对其结果进行物理意义上表述或讨论。
另外,力电综合问题的关键是对带电粒子的受力分析,切忌漏力或添力,比如:对于粒子,首先应关注是否考虑粒子的重力,同时要时刻关注电场力F=qe或洛伦兹力f=gvb在具体情景中随物体带电属性(电荷的正负)、运动状态(速度的大小和方向)的变化特点。是否考
解析虑粒子的重力,可用假设法判断,如不计重力,粒子在竖直方向上做匀速直线运动,故在B点,竖直方向上速度必定不为0,与题意不符,故应计重力,带电粒子在电场中受电场力作用,由于带电粒子向右偏转,合外力应指向轨迹内侧,故电场力方向一定向右,带正电,如图2所示,微粒在匀强电场中受到重力和电场力两个力作用,竖直分运动是竖直上抛运动,水平分运动是初速度为零的匀加速运动,两个分运动相互独立;由于不涉及α、t问题,故可优先考虑动能定理。
综上分析,要提高求解力电综合问题的能力,一是要在平常养成良好的分析习惯,形成一般的分析解题思路,二是要充分利用好题中有效关键条件,进行条件的有效整合,只要平时注意好个人的分析能力的培养,面对较难的力电综合问题也能从容应对。
力电综合问题是以力学知识和电学知识相互渗透作为背景,结合力和能量知识进行考查的综合问题,在历年高考中常作为压轴题出现,由于其综合性较高,要求学生在处理此类问题时有较强的审题能力及综合分析能力,如何高效准确求解此类题,笔者结合多年高中物理教学实践,将此类问题的解题思路总结归纳为三个字:“图、规、式”,
1.“图”——展示对象运动情景,分析对象运动状态和过程
审题明确题中情景,画出示意图(包括受力分析图,轨迹图等),借助图示建立起清晰的物理情景,分析情景中的过程,明确每一个中间过程的特点规律,寻找相邻过程中的关联状态和条件,寻找各阶段物理量的变化与联系,通过抽象或类比、等效的方法建立相应的物理模型。
2.“规”——找规律
处理力电综合问题仍然要依据力学中的基本规律:如牛顿运动定律、功能关系等要将力学的研究方法灵活应用到电场中,如整体法、隔离法、正交分解法、图象法、等效法等等,在对物理状态和物理过程深刻把握的基础上,寻找题设条件与所求未知物理量的联系,选择合适的规律求解。
3.“式”——根据所选规律列式求解
从力的观点或能量观点,依据物理规律(如牛顿第二定律、动能定理、能的转化与守恒等)列出方程求解,并对其结果进行物理意义上表述或讨论。
另外,力电综合问题的关键是对带电粒子的受力分析,切忌漏力或添力,比如:对于粒子,首先应关注是否考虑粒子的重力,同时要时刻关注电场力F=qe或洛伦兹力f=gvb在具体情景中随物体带电属性(电荷的正负)、运动状态(速度的大小和方向)的变化特点。是否考
解析虑粒子的重力,可用假设法判断,如不计重力,粒子在竖直方向上做匀速直线运动,故在B点,竖直方向上速度必定不为0,与题意不符,故应计重力,带电粒子在电场中受电场力作用,由于带电粒子向右偏转,合外力应指向轨迹内侧,故电场力方向一定向右,带正电,如图2所示,微粒在匀强电场中受到重力和电场力两个力作用,竖直分运动是竖直上抛运动,水平分运动是初速度为零的匀加速运动,两个分运动相互独立;由于不涉及α、t问题,故可优先考虑动能定理。
综上分析,要提高求解力电综合问题的能力,一是要在平常养成良好的分析习惯,形成一般的分析解题思路,二是要充分利用好题中有效关键条件,进行条件的有效整合,只要平时注意好个人的分析能力的培养,面对较难的力电综合问题也能从容应对。