錢丹丹

摘 要：帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題是高中物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，提高學(xué)生對(duì)帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解決能力，可以有效保證學(xué)生高中物理課程學(xué)習(xí)效果，為學(xué)生今后學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高中；帶電粒子；有界磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)；解題方法

物理課程作為學(xué)生高中階段的主要課程之一，學(xué)生對(duì)物理課程的學(xué)習(xí)效果直接影響學(xué)生整體發(fā)展水平。由于高中物理知識(shí)具有一定邏輯性、抽象性，特別是帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題，學(xué)生很難掌握正確的解題方法，嚴(yán)重影響高中物理課堂教學(xué)質(zhì)量。所謂的“界”就是由一個(gè)物理狀態(tài)或現(xiàn)象向另一個(gè)物理現(xiàn)象或狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程之間的界限，在帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題過程中，學(xué)生有效掌握“界”的概念，可以提高學(xué)生解題質(zhì)量，提高學(xué)生對(duì)帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題能力。本文主要分析了高中物理帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)，通過具體例題闡述帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題方法措施。

一、帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題注意事項(xiàng)

1.認(rèn)真讀題，找到題目中的“界”

要保證帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題質(zhì)量及解題效率，首先就要認(rèn)真分析題意，找出題目中的“界”，為后續(xù)的解題提供先決條件。一般的高中物理帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題出現(xiàn)與“界”有關(guān)的關(guān)聯(lián)詞主要包括“剛好不滑動(dòng)、最多最少、最大最小”等。解題過程中就要抓住這些有界條件，保證答題正確性。另一方面，還有一些題型不會(huì)出現(xiàn)上述的關(guān)聯(lián)詞，但會(huì)出現(xiàn)帶電粒子運(yùn)動(dòng)過程中的突然變化性詞語，如“突然靜止、突然破裂”等，這些突變情況也是“界”的主要標(biāo)志。合理找出“界”的位置，確立正確的解題思路，提高帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題質(zhì)量。

2.帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題常用解題方法

要保證帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解決效果，首先就要掌握正確的解題方法。無論任何問題的解決，合理正確的解題方法都是至關(guān)重要的，帶電粒子在有界磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)問題的解題方法主要包括直接解題法和間接解題法兩種。

直接解題法也稱直接分析法，這種方法適用于比較簡單的帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解決，尤其是有較鮮明與“界”有關(guān)的關(guān)聯(lián)詞，通過關(guān)聯(lián)詞找出磁場(chǎng)中的“界”，然后進(jìn)行分析探討，得出正確的解題結(jié)果。

間接解題法包括假設(shè)法、圖示法、極限法和數(shù)學(xué)分析法。在解決帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，根據(jù)已有物理概念、定義假設(shè)帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，根據(jù)題目內(nèi)容與假設(shè)規(guī)律進(jìn)行比較，得出帶電粒子運(yùn)動(dòng)界限，然后列出相關(guān)的方程式，進(jìn)行解答，還可以將帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題與數(shù)學(xué)結(jié)合起來，充分運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行問題解答，完成帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解答，保證解題效果。

二、完善帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題方法對(duì)策

為進(jìn)一步提高帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題解題效果，本文結(jié)合具體實(shí)例，分析假設(shè)法和數(shù)學(xué)結(jié)合法等解題方法在帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題中的應(yīng)用。

1.假設(shè)法在帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題中的應(yīng)用

假設(shè)法是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常用的解題方法，經(jīng)常被應(yīng)用到各種問題的解答過程中。在帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題中也較為常用，通過不同的角度假設(shè)猜想，得出正確的問題結(jié)論。例如：帶電粒子在均勻強(qiáng)度的磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問題。如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy中，第一象限分布與平面直角坐標(biāo)系xOy垂直的均勻強(qiáng)度磁場(chǎng)，磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子在平面直角坐標(biāo)系內(nèi)由原點(diǎn)O射入磁場(chǎng)內(nèi)部，速度v0與y軸的夾角為30°，試計(jì)算：（1）帶電粒子脫離磁場(chǎng)位置？（2）經(jīng)過磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏差角度數(shù)？（3）帶電粒子穿越磁場(chǎng)所需時(shí)間是多少？

我們先假設(shè)帶電粒子帶正電，進(jìn)入磁場(chǎng)后均勻做圓周運(yùn)動(dòng)，圓心O1，帶電粒子會(huì)逐漸接近y軸，最后從A點(diǎn)離開y軸；假設(shè)帶電粒子帶負(fù)電，進(jìn)入磁場(chǎng)后均勻做圓周運(yùn)動(dòng)，圓心O2，帶電粒子會(huì)逐漸接近x軸，最后從B點(diǎn)離開x軸。帶電粒子的速度保持不變，無論粒子所帶電荷正負(fù)，運(yùn)動(dòng)的圓周半徑都相同，所以只要確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，就能根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)及公式計(jì)算出最終結(jié)果。解題依據(jù)為帶電粒子在洛倫茲力作用下，會(huì)出現(xiàn)帶正電荷和負(fù)電荷兩種情況，在保持速度一定的情況下，兩種粒子在磁場(chǎng)中形成不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，出現(xiàn)兩個(gè)答案的現(xiàn)象，最后根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡利用相關(guān)公式得出問題的結(jié)果，這種利用假設(shè)法的解題方式可以考慮多種解題情況，避免解題過程出現(xiàn)遺漏，影響帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題效果。

2.數(shù)學(xué)結(jié)合法在帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的應(yīng)用

高中物理知識(shí)與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密，在解決帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，就可以有效與數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合起來，提高問題解決效率。運(yùn)用與數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合的方法進(jìn)行解題，既降低了解題難度，又保證了解題的正確性。

帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題是高中物理階段的重點(diǎn)難點(diǎn)，解決問題中首先要找到題目中“界”的標(biāo)準(zhǔn)，了解解題方向，然后采取正確的解題方法，提高帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題效率。學(xué)生要充分掌握各種解題方法，反復(fù)進(jìn)行練習(xí)實(shí)踐，才能充分掌握各種解題方法的應(yīng)用，提高帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問題的解題能力，為今后的學(xué)習(xí)生活奠定基礎(chǔ)。

編輯 趙飛飛