本期高中物理競賽試題,我們將在上期內容的基礎上繼續探索規則對稱均勻帶電體電場強度的計算。 同時,我們將在上期內容的基礎上,進一步探討對稱性原理在求解電場強度中的作用。 同時,通過上兩期電場強度計算問題的解答,體驗了微積分原理的應用方法,即微元法在實際應用中的應用。 本期的問題將會更加直觀的展現出來。 介紹了微元法在求解過程中的一般應用思路,以及微元法與對稱性有機結合的典型應用案例。
學生應能根據上期內容獨立完成本期的解答過程。 流程和方法與上期內容完全相同。 細微的差別在于對稱性的運用,即哪些方向應該相互疊加,哪些方向應該相互削弱? 這樣,在求解電場強度的具體值之前,可以先確定題中電場強度的方向,后續的計算過程就可以完全圍繞這個方向進行。 首先,這也是同類問題在解題過程中的一個共同特點。
測試題預覽
對于半徑為R的半球面,上半球右側1/4均勻帶正電,電荷為+Q; 上半球的左側1/4均勻帶負電,電荷為-Q,如圖1所示,試求球體中心O處的電場強度。
方法詳解
方法分析
從上面老師為學生提供的解題方法中不難看出,解決本題問題的關鍵是應用對稱性原理來分析電場力的方向,并確定電場強度的方向應在水平Y軸上。 有了這個基本認識物理競賽公式大全,用微元法描述小面積上電荷產生的電場強度后,我們就可以非常清楚地知道,通過后續的計算,應該將電場強度的哪一個分量累加起來,即在哪個方向進行積分運算,還需要明確該方向的電場強度與電場強度微元之間的幾何關系。 其實,一旦弄清楚了上面的內容,這個話題就不是很復雜了。 剩下的就是計算了。 關于微積分的計算過程物理競賽公式大全,老師不會向學生詳細解釋。 通過上面老師給出的過程,學生應該能夠自己理解。
同時,通過對后兩期主題的討論,學生應該能夠總結出類似問題的一般解題思路和方法。 通常,在這類問題中,學生首先需要了解問題中的電荷分布,并首先在頭腦中弄清楚。 然后通過公式將最終電場強度的方向和具體計算思路輸入到計算中。 其中,對于線密度、面密度、體積密度分布,必須明確電荷量的計算方法,通過公式可以得到電場強度元素的表達式,以后結合幾何關系即可得到答案。 在一般的解題過程中,學生常常會犯這樣的錯誤:誤把某個量當成常數,直接放在積分符號外面。 當涉及角度計算時,錯誤通常特別明顯。 學生必須注意角度的整合過程。