摘 要:電磁現(xiàn)象是自然界中普遍存在的一種現(xiàn)象,同樣,電磁學(xué)也是我們在高中物理學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容。問題通常是電磁學(xué)知識有效載體,但是由于電磁學(xué)部分的知識大都較為抽象,這給我們的學(xué)習(xí)帶來一定的困難,在一些題型的解答上常常感到無從下手,因此掌握電磁學(xué)解題方法和技巧顯得尤為重要。本文從直觀圖像法、守恒轉(zhuǎn)換法和等效代替法三方面出發(fā),歸納和總結(jié)了高二物理電磁學(xué)的解題方法,以期為更多的高中生提供有益的經(jīng)驗借鑒。
關(guān)鍵詞:高二物理;電磁學(xué);解題方法;思考總結(jié)
關(guān)于高中物理中的電磁學(xué)內(nèi)容,主要包括電流現(xiàn)象、電磁輻射、電磁場、以電磁運(yùn)用規(guī)律解釋的電能與動能、勢能等,這些知識都是遵循電磁學(xué)的本質(zhì)規(guī)律進(jìn)行變化和轉(zhuǎn)換的,而力和能是電磁學(xué)問題的解決途徑。因此,只要我們能夠理解電磁學(xué)的本質(zhì)規(guī)律,掌握電磁學(xué)科學(xué)的解題方法和技巧,就可以靈活應(yīng)對和解決各種電磁學(xué)問題。下面,我將根據(jù)自己的學(xué)習(xí)和實踐經(jīng)驗,談一談高二物理中電磁學(xué)的解題方法與技巧。
一、 直觀圖像法,由抽象變形象
電磁學(xué)知識具有一定的抽象性,我們在理解起來較為困難,而直觀圖象法能夠借助一個或者幾個幾何圖形,并借助圖形中的幾何關(guān)系將電磁學(xué)問題表述出來,從而使得問題由抽象變形象,由抽象變具體,從而實現(xiàn)思維的有效轉(zhuǎn)化,做到快速解題。所以,在我們解決電磁問題時,可以根據(jù)電磁學(xué)知識的基本內(nèi)容和題目特點,充分利用直觀圖像法進(jìn)行問題的有效轉(zhuǎn)化,簡單畫出與題目相關(guān)的幾何圖形,然后從圖形中找出題目的突破點,進(jìn)行求解。這樣便可以明顯降低解題的難度。例如,在解決一些帶有實驗性的問題時,我會利用學(xué)習(xí)平板在網(wǎng)絡(luò)上來尋找類似于該題型的直觀圖像,通過圖像分析來尋求解題思路。
二、 守恒轉(zhuǎn)化法,實現(xiàn)思路轉(zhuǎn)換
守恒轉(zhuǎn)換指是按照能量守恒、質(zhì)量守恒以及電荷守恒等守恒規(guī)律將復(fù)雜狀態(tài)的問題轉(zhuǎn)化為間接求解的問題,運(yùn)用守恒規(guī)律能夠有效實現(xiàn)電磁學(xué)問題的簡化,是解決電磁學(xué)問題的有效方式和重要途徑。所以說,我們在遇到較為復(fù)雜的電磁學(xué)難題時,尋求題目之中的各種條件,巧妙地運(yùn)用能量守恒、質(zhì)量守恒以及電荷守恒等守恒規(guī)律實現(xiàn)問題的有效轉(zhuǎn)換,從而在問題的有效簡化下引導(dǎo)我們解題思路的轉(zhuǎn)換,用更加簡單、間接、迂回的思維看待電磁學(xué)問題,進(jìn)而提升我們解題的效率和準(zhǔn)確率。
例如,以“光滑導(dǎo)軌EF、GH等高平行放置,EG間寬度為FH間寬度的3倍,導(dǎo)軌右側(cè)水平且處于豎直向上的勻強(qiáng)電磁場中,左側(cè)呈弧形升高。ab、cd是質(zhì)量均勻為m的金屬棒,現(xiàn)讓ab從離水平軌道h高處由靜止下滑,設(shè)導(dǎo)軌足夠長。試求ab、cd兩金屬棒的最終速度?!边@道題為例,首先我結(jié)合題干進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)如果按照已知條件進(jìn)行計算,那么解題會十分繁瑣。所以,我嘗試換了一種解題思路對這道題進(jìn)行分析,ab下滑進(jìn)入磁場后切割磁感線,在abcd電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流,ab、cd各受不同的磁場力作用而分別作變減速、變加速運(yùn)動,電路中感應(yīng)電流逐漸減小,當(dāng)感應(yīng)電流為零時,ab、cd不再受磁場力作用,各自以不同的速度勻速滑動,整個過程中,系統(tǒng)內(nèi)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,總能量守恒,再由動量定理聯(lián)立題干中的已知內(nèi)容,解得:Vab=(1/10)2gh,Vcd=(3/10)2gh。
三、 等效代替法,使問題簡單化
等效代替法指的是將電磁學(xué)問題中較為復(fù)雜、陌生的元素代替為我們所熟悉的元素,從而使解題思路更加清晰明了。所以,我們在解決電磁學(xué)問題的過程中,如果遇到了陌生的物理元素、物理規(guī)律和公式等,可以思考與其相關(guān)的元素,從而找到這兩個元素的相同之處,這樣就可以將在簡單問題上使用的解題思路和方法同步應(yīng)用到復(fù)雜問題上,從而整個復(fù)雜的電磁學(xué)問題簡單化,解題思路更加清晰,更好更快地抓住解題核心要點。
例如,以“用密度為D、電阻率為ρ的導(dǎo)線做正方形線框,從靜止開始沿豎直平面自由下落,線框經(jīng)過方向垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,且磁場區(qū)域高度等于線框一邊之長。為了使線框通過磁場區(qū)域的速度恒定,求線框開始下落的高度h?!边@道題為例,通過閱讀這道題,我了解到線框勻速通過磁場的條件是受到的豎直向上的安培力與重力平衡,即為F安=mg,所以我決定采用等效代替法,使問題簡單化,首先我設(shè)線框每邊長為L,根據(jù)線框進(jìn)入磁場的速度為v=2gh,則安培力可表達(dá)為F安=BIL=BBLvR=B2L2R2gh,然后在設(shè)導(dǎo)線橫截面積為S,其質(zhì)量為:m=4LSD,其電阻為:R=ρ4L/S,最后聯(lián)立上述表達(dá)式得:h=128D2ρ2g/B。
總之,電磁學(xué)是我們在高中物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容,是我們學(xué)好物理的關(guān)鍵因素。因此,我們必須要充分重視電磁學(xué)知識的學(xué)習(xí)方法和解題思路的掌握,并在學(xué)習(xí)和練習(xí)過程中完成對解題思路和方法的思考與歸納,從而掌握直觀圖像法、守恒轉(zhuǎn)換法和等效代替法等電磁學(xué)解題方法,根據(jù)不同的題型采取不同的辦法,做到心中有數(shù),有的放矢,使電磁學(xué)解題方法成為我們學(xué)好電磁學(xué)、學(xué)好物理的重要武器。
參考文獻(xiàn):
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作者簡介:
舒捷安,江蘇省宿遷市,江蘇省沭陽高級中學(xué)。