⑴ 如何学好物理,如何解物理题
与初中物理相比,高中物理的内容更多,难度更大,能力要求更高,灵活性更强。因此不少同学进入高中之后很不适应,高一进校后,力、物体的运动,暂时还没有什么问题,觉得高中物理不过如此。学到牛顿运动定律问题就开始来了,后面曲线运动、万有引力定律、动量、机械能问题越来越大。如果不及时改变学习态度和学习方法,物理将越来越差劲了,一提及物理就感到头痛,越来越讨厌物理,渐渐就与物理绝缘了。这就使一些初中物理学得很不错的同学,到高中后不能很快地适应而感到困难,以下就怎样学好高中物理谈几点意见和建议。一、首先要改变观念,初中物理好,高中物理并不一定会好。 初中物理知识相对比较浅显,并且内容也不多,更易于掌握。再加上初三后期,通过大量的练习,通过反复强化训练,提高了熟练程度,可使物理成绩有大幅度提高。但分数高并不等于物理学得好、会学物理。如果学习物理的兴趣没有培养起来,再加上没有好的学习方法,那是很难学好高中物理的。所以,首先应该改变观念,初中物理学得好,高中物理并不一定会学得好。所以应降低起点,从头开始。二、应培养学习物理的浓厚兴趣。 兴趣是思维的动因之一,兴趣是强烈而又持久的学习动机,兴趣是学好物理的潜在动力。培养兴趣的途径很多,从学生角度:应注意到物理与日常生活、生产、现代科技密切联系,息息相关。在我们的身边有很多的物理现象,用到了很多的物理知识,如:说话时,声带振动在空气中形成声波,声波传到耳朵,引起鼓膜振动,产生听觉;喝开水时、喝饮料时、钢笔吸墨水时,大气压帮了忙;走路时,脚与地面间的静摩擦力帮了忙,行走过程中就是由一个个倾倒动作连贯而成;淘米时除去米中的杂物,利用了浮力知识;一根直的筷子斜插入水中,看上去筷子在水面处变弯折;闪电的形成等等。有意识地在实际中联系到物理知识,将物理知识应用到实际中去,使我们明确:原来物理与我们联系这样密切,这样有用。可以大大地激发学习物理的兴趣。从老师角度:应通过生动的学生熟悉的实际事例、形象的直观实验,组织学生进行实验操作等引入物理概念、规律,使学生感受到物理与日常生活密切相关;结合教材内容,向学生介绍物理发展史和进展情况以及在现代化建设中的广泛应用,使学生看到物理的用处,明确今天的学习是为了明天的应用;根据教材内容,经常有选择地向学生介绍一些形象生动的物理典故、趣闻轶事和中外物理学家探索物理世界的奥妙的故事; 根据教学需要和学生的智力发展水平提出一些趣味性思考性强的问题等等。老师从这些方面下功夫,也可以使学生被动地对物理产生兴趣,激发学生学习物理的激情。三、在课堂上,提高听课的效率是关键。 学习期间,在课堂中的时间很重要。因此听课的效率如何,决定着学习的基本状况,提高听课效率应注意以下几个方面:1、课前预习能提高听课的针对性。 预习中发现的难点,就是听课的重点;对预习中遇到的没有掌握好的有关的旧知识,可进行补缺,新的知识有所了解,以减少听课过程中的盲目性和被动性,有助于提高课堂效率。预习后把自己理解了的知识与老师的讲解进行比较、分析即可提高自己思维水平,预习还可以培养自己的自学能力。2、听课过程中要聚精会神、全神贯注,不能开小差。 全神贯注就是全身心地投入课堂学习,做到耳到、眼到、心到、口到、手到。若能做到这“五到”,精力便会高度集中,课堂所学的一切重要内容便会在自己头脑中留下深刻的印象。 要保证听课过程中能全神贯注,不开小差。上课前必须注意课间十分钟的休息,不应做过于激烈的体育运动或激烈争论或看小说或做作业等,以免上课后还气喘嘘嘘,想入非非,而不能平静下来,甚至大脑开始休眠。所以应做好课前的物质准备和精神准备。 3、特别注意老师讲课的开头和结尾。 老师讲课开头,一般是概括前节课的要点指出本节课要讲的内容,是把旧知识和新知识联系起来的环节,结尾常常是对一节课所讲知识的归纳总结,具有高度的概括性,是在理解的基础上掌握本节知识方法的纲要。4、作好笔记。 笔记不是记录而是将上述听课中的重点,难点等作出简单扼要的记录,记下讲课的要点以及自己的感受或有创新思维的见解。以便复习,消化。5、要认真审题,理解物理情境、物理过程,注重分析问题的思路和解决问题的方法,坚持下去,就一定能举一反三,提高迁移知识和解决问题的能力。四、做好复习和总结工作。1、做好及时的复习。 上完课的当天,必须做好当天的复习。复习的有效方法不只是一遍遍地看书和笔记,而最好是采取回忆式的复习:先把书、笔记合起来回忆上课时老师讲的内容,例如:分析问题的思路、方法等(也可边想边在草稿本上写一写)尽量想得完整些。然后打开书和笔记本,对照一下还有哪些没记清的,把它补起来,就使得当天上课内容巩固下来了,同时也就检查了当天课堂听课的效果如何,也为改进听课方法及提高听课效果提出必要的改进措施。2、做好章节复习。 学习一章后应进行阶段复习,复习方法也同及时复习一样,采取回忆式复习,而后与书、笔记相对照,使其内容完善,而后应做好章节总节。3、做好章节总结。 章节总结内容应包括以下部分。 本章的知识网络。 主要内容,定理、定律、公式、解题的基本思路和方法、常规典型题型、物理模型等。 自我体会:对本章内,自己做错的典型问题应有记载,分析其原因及正确答案,应记录下来本章觉得最有价值的思路方法或例题,以及还存在的未解决的问题,以便今后将其补上。4、做好全面复习。 为了防止前面所学知识的遗忘,每隔一段时间,最好不要超过十天,将前面学过的所有知识复习一篇,可以通过看书、看笔记、做题、反思等方式。五、正确处理好练习题。 有不少同学把提物理成绩的希望寄托在大量做题上,搞题海战术。这是不妥当的,“不要以做题多少论英雄”,重要的不在做题多,而在于做题的效益要高、目的要达到。做题的目的在于检查学过的知识,方法是否掌握得很好。如果你掌握得不准,甚至有偏差,那么多做题的结果,反而巩固了你的缺欠,因此,要在准确地把握住基本知识和方法的基础上做一定量的练习是必要的。而对于中档题,尢其要讲究做题的效益,即做题后有多大收获,这就需要在做题后进行一定的“反思”,思考一下本题所用的基础知识,主要针对的知识点,选用哪些物理规律,是否还有别的解法,本题的分析方法与解法,在解其它问题时,是否也用到过,把它们联系起来,你就会得到更多的经验和教训,更重要的是养成善于思考的好习惯,这将大大有利于你今后的学习。当然没有一定量(老师布置的作业量)的练习就不能形成技能,也是不行的。 另外,就是无论是作业还是测验,都应把准确性放在第一位,方法放在第一位,而不是一味地去追求速度,也是学好物理的重要方面。六.还要重视观察和实验。 物理知识来源于实践,特别是来源于观察和实验。要认真观察物理现象,分析物理现象产生的条件和原因。要认真做好物理学生实验,学会使用仪器和处理数据,了解用实验研究问题的基本方法。要通过观察和实验,有意识地提高自己的观察能力和实验能力。 总之,只要我们虚心好学,积极主动,踏实认真,在对知识的理解上下功夫,要多思考,多研究,讲求科学的学习方法,多联系生活、生产实际,注重知识的应用,是一定能够学好高中物理的。
⑵ 高中物理题求详细讲解
很简单。图就没发画了。讲一下。首先建立直角坐标系。以斜板面所在直线为X轴,垂直于板面方向做Y轴。你可以在草图上画一下,整个系统是静止的,so,所有力都是平衡的。所以版面对物体的压力在X轴和Y轴上等于物体对它的压力。把重力和F在两轴上解之后可得,压力公式:
f={【F*COS(α+β)-mg*COSβ】^2+【F*SIN(α+β)-mg*SINβ】^2}^-2
⑶ 如何有效开展高中物理习题课教学
一、物理习题课的作用
(一)物理练习是巩固、加深所学物理基础知识,熟练掌握运用物理基础知识的技能和技巧,形成物理学习能力的有效手段。
(二)物理练习是加深和扩展物理知识,理论联系实际,实施因材施教的重要方式。
(三)物理练习是学生掌握分析、解决物理问题的思路和方法,同时也能够培养学生创新思维的深刻性、发散性、灵活性、批判性、独创性、全面性、敏捷性等思维品质。有助于学生加深对物理知识的理解与深化,提高学生解题技巧及分析问题和解决问题的能力,促进知识向能力转化的有效途径。
(四)物理练习是诊断、评价学习情况、检查教学效果的重要手段。
二、物理习题课的类型
(一)客观题:包含选择和判断题。这一类题一般不需要计算或只需简单计算。侧重于考查学生综合分析能力和判断能力。
(二)主观题:它包括实验题、作图题、计算题。
实验题:一般是以实验观察、实验操作技能、实验方法、实验设计和实验结论分析为考查内容的综合题型。培养学生的观察能力和分析问题的能力的一类题。便于体现新课程“三维目标――过程与方法”的题型,与实际联系密切。设问方式灵活,可以有一定程度的开放性,可以考查表述能力、作图能力、操作技能、数据处理能力、计算能力、图像能力、科学方法等。
作图题:一般是指通过作图解答问题的一类题,这类题能提高学生的形象思维能力。
计算题:要求学生在分析的基础上,根据有关物理规律,导出待求物理量的计算式,然后代入数据进行求解的一类题型。这类题能考察和培养学生运用数学知识解决物理问题的能力。考生需要通过对情景的想象、分析、推断和综合,才能进行解答。设问方式多样,适应层次不同的教学目标的检查,能反映学生解答的思路和过程,利于鉴别学生的水平,区分度好。
三、新课程理念下物理习题课的教学方法
(一)认真钻研教材精选习题
题海战术,并不是我们素质教育所推崇的,要解决很多的物理知识和习题,靠搞大量的题目是无法完成教学任务的。那需要有典型的题目,优化组合。为了发挥物理习题在教学中的作用,在选择习题时一般要服从如下的原则。
1.典型性:它要求所选择的习题在内容上和方法上都具有代表性和典型性,能反映重点概念和规律的本质及其特征,要遵循“少而精”的原则。
2.针对性:是指习题的选择要针对课程标准、教材和学生的实际情况。
3.实际性:习题的选择要注意把理想化模型同实际课题密切联系,要将理想化的过程与实际物理过程有机地结合。
4.启发性:它要求习题的选择要注意有利于学生创新思维的培养。
5.生活性:它要求所选择的习题应尽可能与学生的现实生活联系起来,能激发学生学习的兴趣。
(二)从物理基础知识着手培养良好学习习惯
首先,物理的定律和公式是最基础的知识,也是每堂习题课前必掌握的知识。为了培养学生良好的学习习惯,在讲解习题之前要对学生从5个方面(公式名称、公式、适用条件、各字母表示物理量、各物理量的单位及符号)进行全方位复习;其次,根据认识规律要让学生能灵活应用物理定律和公式解决实践问题,教师应该先指导学生正确理解基础知识,并通过对基础习题的解答训练,使学生掌握应用物理定律或公式解题的基本方法及运用物理量时单位必须统一的要求,进而使学生形成解答物理习题的基本模式,培养学生牢固掌握解题的规范和程序,为进一步深化做好准备。
(三)习题课要发挥教师的主导作用
在物理习题课教学中,学生在教师的引导下动脑、动笔或动口解答物理问题.大部分时间是学生活动,而教师的主导作用主要表现在指点、引路两个方面:(1)指点学生在解题过程中,由于对物理知识理解不透,往往会出现生搬硬套现象.这时教师应抓住时机,找准症结,予以指点。从而解开这个教学难点,使学生对概念有了进一步认识;(2)引路对于难度较大的综合题,教师应采用降低梯度,分设疑点的方法,突出解题思路,把学生引上正确轨道.由于分层降低梯度,学生在教师搭桥和引路下,顺利实现认识的飞跃.习题课的教学不仅要体现教师为主导、学生为主体的师生关系,而且还应最大限度地调动发挥学生的内在因素和他们的积极性,全面提高思维素质。
(四)在习题教学中注意一题多解、一题多变、一题多问
1.“一题多解”是指通过不同的思维途径,采用多种解题方法解决同一个实际问题的教学方法。它有利于培养学生辩证思维能力,加深对概念、规律的理解和应用,提高学生的应变能力,启迪学生的发散性思维……在物理解题过程中,我们可以通过“一题多解”训练拓宽自己的思路,在遇到新的问题时能顺利挖掘出物理量间的相互关系和物理规律间的内在联系,培养求异思维,使自己的思维具有流畅性。
2.注意一题多变诱导学生思路
在习题课中的“一题多变”是指从多角度、多方位对例题进行变化,引出一系列与本例题相关的题目,形成多变导向,使知识进一步精化的教学方法。通过这种“一题多变”的习题探讨,开拓学生思路。在综合复习时以习题为载体运用“一题多解”等方式有助于完善我们的思维品质,在复习中起到事半功倍的效果。“一题多变”还可以使思维具有变通性。思维的变通性是指摆脱定势的消极影响,不局限于问题的某一方面,能够随机应变,举一反三,触类旁通。在二轮复习的解题过程中主动出击,运用变式,通过“一题多变”演绎问题的产生过程,能够摆脱由生活习惯中原有思维方式和平时解题所带来的思维定势,使思维具有变通性。
3.“一题多问”培养思维的严密性
思维的严密性,主要表现在通过细致缜密的分析,从错综复杂的联系与关系中认识事物的本质。在题目解完后再通过“一题多问”自己考虑问题更全面细致,让自己的思维具有严密性。这种“多题归一”的方法还可以培养思维的概括性。思维的概括性是指思维能够反映一类事物的共同的本质的特征,以及事物之间的本质联系和规律。许多物理习题具有物理过程、规律和性质类似的问题,它们间只有不同程度的量的差异而无质的区别,在复习过程中做过一定量的习题后进行反思,通过“多题归一”,进行有的放矢的精解和拓宽,可以使思维具有概括性。
⑷ 高中物理 详细讲一下
首先,由法拉第电磁感应定律,我们可以得到电动势E= nbs/t
再由闭合电路的欧姆定律,我们可以得到电流I=E/r=nBS/tr
其中B/t是无法变化的,我们把它提出来 那么
I=(nS/r) (B/t)
有了这个公式 我们分析题目。
A——把匝数增加一倍。也就是n翻了倍。看起来是可以使I翻倍的,可是n翻倍之后电阻r也就翻倍了,实际上I并没有变化。
B_线圈面积的翻倍必然会使长度增加,导致电阻增大。电流也不会达到预期的翻倍效果。
C项中 半径增加一倍,则面积增加到了4倍,而周长仅增加为原来的2倍。两者相除,电流可以达到翻倍的目的。
D项,由于目前的磁场方向与线圈夹角为60度,其垂直分量应为cos60=二分之根号三。 大于二分之一的。也就是说无论怎么改变夹角,都没办法把磁场增强一倍了。也就自然没办法让电流增强一倍。
⑸ 怎样才能讲好一节高中物理课
从学生的角度,我认为首先老师一定要有高超的技能和扎实的功底。千万不能遇到问题,自己都模棱两可或者面对同学的提问,支支吾吾能给出一个明确的回答。这样子的话,同学们就无法认真学习。
⑹ 高中物理,图片中这个题目该怎么分析(请详细讲解一下)
题中给出滑槽轨道光滑,但未给出滑槽与地面之间是否光滑无摩擦力,以下以地面光滑无摩擦为例进行分析:
设:小球质量为m,U型滑槽质量为M,AB高度差为h,弧BCD半径为r,分析如下:
若要小球到达D点,即V₂有意义,则需:Mh-mr≥0。
⑺ 高中物理,这道题怎么解(请详细讲解一下)
显然(2,10)一个周期,波长8m
1s时间内,移动了k + 5/4个周期,因为周期小于1s,所以有0<k+5/4<1, k=-1
所以波向左平移了1/4个周期
波速=8 * 1/4 / 1 = 2m/s
周期=波长/波速=8/2 =4 s
⑻ 如何学好高中物理
一、彻底放弃初中学习方式,从多写多做变成多思考多总结。
过去初中的学习模式是这样的:上课认真听讲,课下疯狂练题。初中时这样学习的同学物理成绩一般都不错,可为什么到了高中这种方法行不通了呢?
高中物理的学科特点和考查模式决定了初中的学习方法不适用于高中物理学习。高中物理知识难度大,密度大,只靠上课听讲很难彻底理解领悟。高中物理的题目复杂多变灵活,只靠题海战术,根本不可能应付高考题,也考不出好成绩。因此学习高中物理必须要改变过去的学习方法,从多写多做变为多思考多总结。
平时学习时要思考物理公式、规律的本质,做题时要善于动脑善于思考,学习一段时间后要总结反思。简单来说高中物理的学习重在理解。理解规律概念,理解题意,理解物理现象的本质。只有真正理解了,才能做出题,得到分,很简单的道理。高考题重在考查学生应用课本知识处理实际问题的能力,平时学习如果不思考只做题,在高考时将举步维艰。相反,通过三年的独立思考式学习,同学们的头脑得到了锻炼,对基本规律的理解也非常到位,在考场上将是得心应手。
二、学习环节要完整。学习不止听课和写作业,还有预习、总结和小测。
很多同学的学习环节只有听课和写作业,这是远远不够的,尤其对于物理学习来说。物理本身就是一个非常抽象难以理解的学科,如果只是课上听讲,课下写作业,学习效果将很不理想。
学习是个完整的工程,包括但不限于预习、听讲、写作业、课后总结和考试。如果环节上缺少了,那学习质量也会降低很多。特别是预习和总结,很多高中生容易忽略。其实预习和总结非常关键,可以帮助我们更加深刻的理解知识,梳理知识点,总结整理解题方法。如果同学们只有听课和做题,那将有两个后果:知识理解不到位,做太多重复题没有长进。
三、学好数学,建立物理与数学的联系。
物理中很多知识点和题型用到了数学知识,例如简谐运动、交流电等知识点用到了三角函数;很多比值定义的物理量都可以用导数观点理解;变量累积的问题可以用积分思想理解等等,这些都是物理与数学紧密联系的地方。
有的同学数学学得很好,但是一旦将数学知识应用到物理上就非常吃力,根本原因还是没有深刻理解物理规律与数学知识,无法建立二者之间的联系。因此平时学习时,在物理与数学结合的知识点上多下功夫,多做此类题目进行训练,你的学习将会再上一个台阶。
四、细节定成败,一定要注意细节。
物理成绩70分的学生和90分的学生相同点是:基础知识都很扎实,不同点就是在细节处理上。
物理中有效数字的规定、单位换算、物理与实际情况结合等等,这些考的都是细节。70分的学生每次考试这些细节都注意不到,90分以上的学生每次考试这些细节都能注意到,这就是差距。
在我们将所有知识都学到位之后,拉开学生差距的只剩细节。细节处理到位了你的成绩将会再次提升!
⑼ 求物理高手详细讲解高中物理
磁场
【内容和方法】
本单元内容包括磁感应强度、磁感线、磁通量、电流的磁场、安培力、洛仑兹力等基本概念,以及磁现象的电本质、安培定则、左手定则等规律。
本单元涉及到的基本方法有,运用空间想象力和磁感线将磁场的空间分布形象化是解决磁场问题的关键。运用安培定则、左手定则判断磁场方向和载流导线、运动的带电粒子受力情况是将力学知识与磁场问题相结合的切入点。
【例题分析】
在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:不能准确地再现题目中所叙述的磁场的空间分布和带电粒子的运动轨迹:运用安培定则、左手定则判断磁场方向和载流导线、运动的带电粒子受力情况时出错;运用几何知识时出现错误;不善于分析多过程的物理问题。
例1 如图10-1,条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,现给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是: [ ]
A.磁铁对桌面的压力减小
B.磁铁对桌面的压力增大
C.磁铁对桌面的压力不变
D.以上说法都不可能
【错解分析】错解:磁铁吸引导线而使磁铁导线对桌面有压力,选B。
错解在选择研究对象做受力分析上出现问题,也没有用牛顿第三定律来分析导线对磁铁的反作用力作用到哪里。
【正确解答】
通电导线置于条形磁铁上方使通电导线置于磁场中如图10-2所示,由左手定则判断通电导线受到向下的安培力作用,同时由牛顿第三定律可知,力的作用是相互的,磁铁对通电导线有向下作用的同时,通电导线对磁铁有反作用力,作用在磁铁上,方向向上,如图10-3。对磁铁做受力分析,由于磁铁始终静止,无通电导线时,N = mg,有通电导线后N+F′=mg,N=mg-F′,磁铁对桌面压力减小,选A。
例2 如图10-4所示,水平放置的扁平条形磁铁,在磁铁的左端正上方有一线框,线框平面与磁铁垂直,当线框从左端正上方沿水平方向平移到右端正上方的过程中,穿过它的磁通量的变化是: [ ]
A.先减小后增大
B.始终减小
C.始终增大
D.先增大后减小
【错解分析】错解:条形磁铁的磁性两极强,故线框从磁极的一端移到另一端的过程中磁性由强到弱再到强,由磁通量计算公式可知Φ=B·S,线框面积不变,Φ与B成正比例变化,所以选A。
做题时没有真正搞清磁通量的概念,脑子里未正确形成条形磁铁的磁力线空间分布的模型。因此,盲目地生搬硬套磁通量的计算公式Φ=B·S,由条形磁铁两极的磁感应强度B大于中间部分的磁感应强度,得出线框在两极正上方所穿过的磁通量Φ大于中间正上方所穿过的磁通量。
【正确解答】
规范画出条形磁铁的磁感线空间分布的剖面图,如图10-5所示。利用Φ=B·S定性判断出穿过闭合线圈的磁通量先增大后减小,选D。
【小结】
Φ=B·S计算公式使用时是有条件的,B是匀强磁场且要求B垂直S,所以磁感应强度大的位置磁通量不一定大,而本题的两极上方的磁场不是匀强磁场,磁场与正上方线框平面所成的角度又未知,难以定量加以计算,编写此题的目的就是想提醒同学们对磁场的形象化给予足够的重视。
例3 如图10-6所示,螺线管两端加上交流电压,沿着螺线管轴线方向有一电子射入,则该电子在螺线管内将做 [ ]
A.加速直线运动 B.匀速直线运动
C.匀速圆周运动 D.简谐运动
【错解分析】
错解一:螺线管两端加上交流电压,螺线管内有磁场,电子在磁场中要受到磁场力的作用,故选A。
错解二:螺线管两端加上了交流电压,螺线管内部有磁场,磁场方向周期性发生变化,电子在周期性变化的磁场中受到的力也发生周期性变化,而做往复运动。故选D。
错解一、二的根本原因有二:一是对螺线管两端加上交流电压后,螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化的具体情况分析不清;二是没有搞清洛仑兹力f=Bqv的适用条件,而乱套公式。洛仑兹力的大小为f=Bqv的条件是运动电荷垂直射入磁场,当运动方向与B有夹角时,洛仑兹力f=Bqv sinθ,;当θ=0°或θ=180°时,运动电荷不受洛仑兹力作用。
【正确解答】
螺线管两端加上交流电压后,螺线管内部磁场大小和方向发生周期性变化,但始终与螺线管平行,沿着螺线管轴线方向射入的电子其运动方向与磁感线平行。沿轴线飞入的电子始终不受洛仑兹力而做匀速直线运动。
例4 有一自由的矩形导体线圈,通以电流I′。将其移入通以恒定电流I的长直导线的右侧。其ab与cd边跟长直导体AB在同一平面内且互相平行,如图10-7所示。试判断将该线圈从静止开始释放后的受力和运动情况。(不计重力)
【错解分析】错解:借助磁极的相互作用来判断。由于长直导线电流产生的磁场在矩形线圈所在处的磁感线方向为垂直纸面向里,它等效于条形磁铁的N极正对矩形线圈向里。因为通电线圈相当于环形电流,其磁极由右手螺旋定则判定为S极向外,它将受到等效N极的吸引,于是通电矩形线圈将垂直纸面向外加速。
错误的根源就在于将直线电流的磁场与条形磁铁的磁极磁场等效看待。我们知道直线电流磁场的磁感线是一簇以直导线上各点为圆心的同心圆,它并不存在N极和S极,可称为无极场,不能与条形磁铁的有极场等效。
【正确解答】
利用左手定则判断。先画出直线电流的磁场在矩形线圈所在处的磁感线分布,由右手螺旋定则确定其磁感线的方向垂直纸面向里,如图10-8所示。线圈的四条边所受安培力的方向由左手定则判定。其中F1与F3相互平衡,因ab边所在处的磁场比cd边所在处的强,故F4>F2。由此可知矩形线圈abcd所受安培力的合力的方向向左,它将加速向左运动而与导体AB靠拢。
【小结】
用等效的思想处理问题是有条件的,磁场的等效,应该是磁场的分布有相似之处。
例如条形磁铁与通电直螺线管的磁场大致相同,可以等效。所以应该老老实实地将两个磁场画出来,经过比较看是否满足等效的条件。本题中直线电流的磁场就不能等效为匀强磁场。
例5 如图10-9所示,用绝缘丝线悬挂着的环形导体,位于与其所在平面垂直且向右的匀强磁场中,若环形导体通有如图所示方向的电流I,试判断环形导体的运动情况。
【错解分析】错解:已知匀强磁场的磁感线与导体环面垂直向右,它等效于条形磁铁N极正对环形导体圆面的左侧,而通电环形导体,即环形电流的磁场N极向左(根据右手定则来判定),它将受到等效N极的排斥作用,环形导体开始向右加速运动。
误将匀强磁场等效于条形磁铁的磁场。
【正确解答】
利用左手定则判断。可将环形导体等分为若干段,每小段通电导体所受安培力均指向圆心。由对称性可知,这些安培力均为成对的平衡力。故该环形导体将保持原来的静止状态。
【小结】
对于直线电流的磁场和匀强磁场都应将其看作无极场。在这种磁场中分析通电线圈受力的问题时,不能用等效磁极的办法,因为它不符合实际情况。而必须运用左手定则分析出安培力合力的方向后,再行确定其运动状态变化情况。
例6 质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上,如图10-10所示。已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ,在图10-11所加各种磁场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是:
【错解分析】错解:根据f=μN,题目中μ≠0,要使f=0必有N=0。为此需要安培力FB与导体重力G平衡,由左手定则可判定图10-11中B项有此可能,故选B。
上述分析受到题目中“动摩擦因数为μ”的干扰,误用滑动摩擦力的计算式f=μN来讨论静摩擦力的问题。从而导致错选、漏选。
【正确解答】
要使静摩擦力为零,如果N=0,必有f=0。图10-11B选项中安培力的方向竖直向上与重力的方向相反可能使N=0,B是正确的;如果N≠0,则导体除受静摩擦力f以外的其他力的合力只要为零,那么f=0。在图10-11A选项中,导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力合力可能为零,则导体所受静摩擦力可能为零。图10-11的C.D选项中,从导体所受到的重力G、支持力N及安培力F安三力的方向分析,合力不可能为零,所以导体所受静摩擦力不可能为零。故正确的选项应为A.B。
【小结】
本题是一道概念性极强的题,又是一道力学与电学知识交叉的综合试题。摩擦力有静摩擦力与滑动摩擦力两种。判断它们区别的前提是两个相互接触的物体有没有相对运动。力学中的概念的准确与否影响电学的学习成绩。
例7 如图10-12所示,带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域,出磁场时速度偏离原方向60°角,已知带电粒子质量m=3×10-20kg,电量q=10-13C,速度v0=105m/s,磁场区域的半径R=3×10-1m,不计重力,求磁场的磁感应强度。
【错解分析】错解:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
没有依据题意画出带电粒子的运动轨迹图,误将圆形磁场的半径当作粒子运动的半径,说明对公式中有关物理量的物理意义不明白。
【正确解答】
画进、出磁场速度的垂线得交点O′,O′点即为粒子作圆周运动的圆心,据此作出运动轨迹AB,如图10-13所示。此圆半径记为r。
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
【小结】
由于洛伦兹力总是垂直于速度方向,若已知带电粒子的任意两个速度方向,就可以通过作出两速度的垂线,找出两垂线的交点即为带电粒子做圆周运动的圆心。
例8 如图10-14所示,带电粒子在真空环境中的匀强磁场里按图示径迹运动。径迹为互相衔接的两段半径不等的半圆弧,中间是一块薄金属片,粒子穿过时有动能损失。试判断粒子在上、下两段半圆径迹中哪段所需时间较长?(粒子重力不计)
【错解分析】错解:
的回旋周期与回旋半径成正比,因为上半部分径迹的半径较大,所以所需时间较长。
错误地认为带电粒子在磁场中做圆周运动的速度不变,由周期公式
【正确解答】
首先根据洛仑兹力方向,(指向圆心),磁场方向以及动能损耗情况,判定粒子带正电,沿abcde方向运动。
再求通过上、下两段圆弧所需时间:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
子速度v,回旋半径R无关。因此上、下两半圆弧粒子通过所需时间相等。动能的损耗导致粒子的速度的减小,结果使得回旋半径按比例减小,周期并不改变。
【小结】
回旋加速器的过程恰好与本题所述过程相反。回旋加速器中粒子不断地被加速,但是粒子在磁场中的圆周运动周期不变。
例9 一个负离子的质量为m,电量大小为q,以速度v0垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中,如图10-15所示。磁感应强度B方向与离子的初速度方向垂直,并垂直于纸面向里。如果离子进入磁场后经过时间t到这位置P,证明:直线OP与离子入射方向之间的夹角θ跟t
【错解分析】错解:根据牛顿第二定律和向心加速度公式
高中阶段,我们在应用牛顿第二定律解题时,F应为恒力或平均力,本题中洛仑兹力是方向不断变化的力。不能直接代入公式求解。
【正确解答】
如图10-16,当离子到达位置P时圆心角为
【小结】
时时要注意公式的适用条件范围,稍不注意就会出现张冠李戴的错误。
如果想用平均力的牛顿第二定律求解,则要先求平均加速度
例10 如图10-17所示。在x轴上有垂直于xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;在x轴下方有沿y铀负方向的匀强电场,场强为E。一质最为m,电荷量为q的粒子从坐标原点。沿着y轴正方向射出。射出之后,第3次到达X轴时,它与点O的距离为L,求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s,(重力不计)。
【错解分析】错解:粒子射出后第三次到达x轴,如图10-18所示
在电场中粒子的磁场中每一次的位移是l。
第3次到达x轴时,粒子运动的总路程为一个半圆周和六个位移的长度之和。
错解是由于审题出现错误。他们把题中所说的“射出之后,第3次到达x轴”这段话理解为“粒子在磁场中运动通过x轴的次数”没有计算粒子从电场进入磁场的次数。也就是物理过程没有搞清就下手解题,必然出错。
【正确解答】
粒子在磁场中的运动为匀速圆周运动,在电场中的运动为匀变速直线运动。画出粒子运动的过程草图10-19。根据这张图可知粒子在磁场中运动半个周期后第一次通过x轴进入电场,做匀减速运动至速度为零,再反方向做匀加速直线运动,以原来的速度大小反方向进入磁场。这就是第二次进入磁场,接着粒子在磁场中做圆周运动,半个周期后第三次通过x轴。
Bqv=mv2/R
在电场中:粒子在电场中每一次的位移是l
第3次到达x轴时,粒子运动的总路程为一个圆周和两个位移的长度之和。
【小结】
把对问题所涉及到的物理图景和物理过程的正确分析是解物理题的前提条件,这往往比动手对题目进行计算还要重要,因为它反映了你对题目的正确理解。高考试卷中有一些题目要求考生对题中所涉及到的物理图景理解得非常清楚,对所发生的物理过程有正确的认识。这种工作不一定特别难,而是要求考生有一个端正的科学态度,认真地依照题意画出过程草图建立物理情景进行分析。
例11 摆长为L的单摆在匀强磁场中摆动,摆动平面与磁场方向垂直,如图10-20所示。摆动中摆线始终绷紧,若摆球带正电,电量为q,质量为m,磁感应强度为B,当球从最高处摆到最低处时,摆线上的拉力T多大?
【错解分析】错解:T,f始终垂直于速度v,根据机械能守恒定律:
在C处,f洛竖直向上,根据牛顿第二定律则有
考虑问题不全面,认为题目中“从最高点到最低处”是指AC的过程,忽略了球可以从左右两方经过最低点。
【正确解答】
球从左右两方经过最低点,因速度方向不同,引起f洛不同,受力分析如图10-21所示。由于摆动时f洛和F拉都不做功,机械能守恒,小球无论向左、向右摆动过C点时的速度大小相同,方向相反。
摆球从最高点到达最低点C的过程满足机械能守恒:
当摆球在C的速度向右,根据左手定则,f洛竖直向上,根据牛顿第二定律则有
当摆球在C的速度向左,f洛竖直向下,根据牛顿第二定律则有
所以摆到最低处时,摆线上的拉力
【小结】
要避免本题错解的失误,就要对题目所叙述的各个状态认真画出速度方向,用左手定则判断洛仑兹力的方向。其余的工作就是运用牛顿第二定律和机械能守恒定律解题。
例12 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图10-22所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法正确的是: [ ]
A.这离子必带正电荷
B.A点和B点位于同一高度
C.离子在C点时速度最大
D.离子到达B点时,将沿原曲线返回A点
【错解分析】错解:根据振动的往复性,离子到达B点后,将沿原曲线返回A点,选D。
选D不正确,某些考生可能受“振动”现象的影响,误认为根据振动的往复性,离子到达B点后,将沿原曲线返回A点,实际上离子从B点开始运动后的受力情况与从A点运动后的受力情况相同,并不存在一个向振动那样有一个指向BCA弧内侧的回复力,使离子返回A点,而是如图10-23所示由B经C′点到B′点。
【正确解答】
(1)平行板间电场方向向下,离子由A点静止释放后在电场力的作用下是向下运动,可见电场力一定向下,所以离子必带正电荷,选A。
(2)离子具有速度后,它就在向下的电场力F及总与速度心垂直并不断改变方向的洛仑兹力f作用下沿ACB曲线运动,因洛仑兹力不做功,电场力做功等于动能的变化,而离子到达B点时的速度为零,所以从A到B电场力所做正功与负功加起来为零。这说明离子在电场中的B点与A点的电势能相等,即B点与A点位于同一高度,选B。
(3)因C点为轨道最低点,离子从A运动到C电场力做功最多,C点具有的动能最多,所以离子在C点速度最大,选C。
(4)只要将离子在B点的状态与A点进行比较,就可以发现它们的状态(速度为零,电势能相等)相同,如果右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域,离子就将在B之右侧重现前面的曲线运动,因此,离子是不可能沿原曲线返回A点的。
故选A,B,C为正确答案。
【小结】
初速度和加速度决定物体的运动情况。在力学部分绝大部分的习题所涉及的外力是恒力。加速度大小方向都不变。只要判断初始时刻加速度与初速度的关系,就可以判断物体以后的运动。本题中由于洛仑兹力的方向总垂直于速度方向,使得洛仑兹力与电场力的矢量和总在变化。所以只做一次分析就武断地下结论,必然会把原来力学中的结论照搬到这里,出现生搬硬套的错误。
例13 如图10-24所示,空中有水平向右的匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场,质量为m,带电量为+q的滑块沿水平向右做匀速直线运动,滑块和水平面间的动摩擦因数为μ,滑块与墙碰撞后速度为原来的一半。滑块返回时,去掉了电场,恰好也做匀速直线运动,求原来电场强度的大小。
【错解分析】错解:碰撞前,粒子做匀速运动,Eq=μ(mg+Bqv)。返回时无电场力作用仍做匀速运动,水平方向无外力,竖直方向N=Bgv+mg。因为水平方向无摩擦,可知N=0,Bqv=-mg。解得E=0。
错解中有两个错误:返回时,速度反向,洛仑兹力也应该改变方向。返回时速度大小应为原速度的一半。
【正确解答】
碰撞前,粒子做匀速运动,Eq=μ(mg+Bqv)。返回时无电场力作用仍做匀速运动,水平方向无外力,摩擦力f=0,所以N=0竖直方向上有
【小结】
实践证明,急于列式解题而忽略过程分析必然要犯经验主义的错误。分析好大有益。
例14图10-25为方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场区域。电场强度为E,磁感强度为B,复合场的水平宽度为d,竖直方向足够长。现有一束电量为+q、质量为m初速度各不相同的粒子沿电场方向进入场区,求能逸出场区的粒子的动能增量ΔEk。
【错解分析】错解:当这束初速度不同、电量为+q、质量为m的带电粒子流射入电场中,由于带电粒子在磁场中受到洛仑兹力是与粒子运动方向垂直的,粒子将发生不同程度的偏转。有些粒子虽发生偏转,但仍能从入射界面的对面逸出场区;有些粒子则留在场区内运动。
从粒子射入左边界到从右边界逸出,电场力做功使粒子的动能发生变化。根据动能定理有:
Eqd =ΔEk
错解的答案不错,但是不全面。没有考虑仍从左边界逸出的情况。
【正确解答】
由于带电粒子在磁场中受到洛仑兹力是与粒子运动方向垂直的。它只能使速度方向发生变。粒子速度越大,方向变化越快。因此当一束初速度不同、电量为+q、质量为m的带电粒子射入电场中,将发生不同程度的偏转。有些粒子虽发生偏转,但仍能从入射界面的对面逸出场区(同错解答案);有些粒子将留在场区内运动;有些粒子将折回入射面并从入射面逸出场区。由于洛仑兹力不会使粒子速度大小发生变化,故逸出场区的粒子的动能增量等于电场力功。对于那些折回入射面的粒子电场力功为零,其动能不变,动能增量ΔEk=0。
【小结】
本题考查带电粒子在磁场中的运动和能量变化。这道题计算量很小,要求对动能定理、电场力、磁场力等基本概念、基本规律有比较深入的理解,而且能够与题目所给的带电粒子的运动相结合才能求得解答。在结合题意分析时,特别要注意对关键词语的分析。本题中:“逸出场区”的准确含义是从任何一个边界逸出场区均可。
例15初速度为零的离子经过电势差为U的电场加速后,从离子枪T中水平射出,与离子枪相距d处有两平行金属板MN和PQ,整个空间存在一磁感强度为B的匀强磁场如图10-26所示。不考虑重力的作用,荷质比q/m(q,m分别为离子的带电量与质量),应在什么范围内,离子才能打到金属板上?
【错解分析】错解:离子在离子枪内加速,出射速度为
由牛顿第二定律离子在磁场中离子的加速度为
离子在磁场中做平抛运动
离子在离子枪中的的加速过程分析正确,离子进入磁场的过程分析错误。做平抛运动物体的加速度为一恒量,仅与初速度垂直。而洛仑兹力总与速度方向垂直,洛仑兹力大小不变、方向变化,它是个变力。离子在磁场中应做匀速圆周运动。
【正确解答】
设离子带负电,若离子正好打到金属板的近侧边缘M,则其偏转半
若离子正好打到金属板的远侧边缘N,则其偏转半径满足关系
即
因离子从离子枪射出的速度v由离子枪内的加速电场决定
即
代入式④即得
讨论:由以上方程组可知
【小结】
本题考查的能力要求体现在通过对边界条件的分析,将复杂的问题分解为若干个简单问题;把未知的问题转化为已知条件。并且通过几何关系找出大小两个半径来。从错解中还可以看出,熟练掌握基本的物理模型的特点(加速度与初速度的关系或加速度与位移之间的关系等)对正确选择解题思路的重要性。
例16 如图10-27所示,一块铜块左右两面接入电路中。有电流I自左向右流过铜块,当一磁感应强度为B的匀强磁场垂直前表面穿入铜块,从后表面垂直穿出时,在铜块上、下两面之间产生电势差,若铜块前、后两面间距为d,上、下两面间距为L。铜块单位体积内的自由电子数为n,电子电量为e,求铜板上、下两面之间的电势差U为多少?并说明哪个面的电势高。
【错解分析】错解:电流自左向右,用左手定则判断磁感线穿过手心四指指向电流的方向,正电荷受力方向向上,所以正电荷聚集在上极板。
随着正负电荷在上、下极板的聚集,在上、下极板之间形成一个电场,这个电场对正电荷产生作用力,作用力方向与正电荷刚进入磁场时所受的洛仑兹力方向相反。当电场强度增加到使电场力与洛仑兹力平衡时,正电荷不再向上表面移动。在铜块的上、下表面形成一个稳定的电势差U。研究电流中的某一个正电荷,其带电量为q,根据牛顿第二定律有
由电流的微观表达式I=nqSv
由几何关系可知S=dL
上述解法错在对金属导电的物理过程理解上。金属导体中的载流子是自由电子。当电流形成时,导体内的自由电子逆着电流的方向做定向移动。在磁场中受到洛仑兹力作用的是自由电子。
【正确解答】
铜块的电流的方向向右,铜块内的自由电子的定向移动的方向向左。用左手定则判断:四指指向电子运动的反方向,磁感线穿过手心,大拇指所指的方向为自由电子的受力方向。图10-28为自由电子受力的示意图。
随着自由电子在上极板的聚集,在上、下极板之间形成一个“下正上负”的电场,这个电场对自由电子产生作用力,作用力方向与自由电子刚进入磁场时所受的洛仑兹力方向相反。当电场强度增加到使电场力与洛仑兹力平衡时,自由电子不再向上表面移动。在铜块的上、下表面形成一个稳定的电势差U。研究电流中的某一个自由电子,其带电量为e,根据牛顿第二定律有
由电流的微观表达式I=neSv=nedLv。
【小结】
本题的特点是物理模型隐蔽。按照一部分同学的理解,这就是一道安培力的题目,以为伸手就可以判断安培力的方向。仔细分析电荷在上、下两个表面的聚集的原因,才发现是定向移动的电荷受到洛仑兹力的结果。因此,深入分析题目中所叙述的物理过程,挖出隐含条件,方能有正确的思路
⑽ 高中物理,图片中这个题怎么用机械能守恒定律解答(请详细讲解一下)
由题目F为CD三等分点可知角DOF为30度,过F做OD垂直线交OD于G,则FG等于R½,取BD所在平面为0势能参考平面,由于无摩擦可列机械能守恒定律如下:mgh=-mgR½+mv平方½最后可得到v,但是这里问的是速度,速度有大小有方向。