本節是靜電場知識的一個應用。內容三大件:加速、偏轉、示波器。本節本無難點,前提是熟悉牛頓運動定理、勻變速直線規律、功能關系這種熱學中的重要規律。將電場中的電場力移步到熱學規律中就行。
中學生覺得難,思索有以下緣由:
“盲目性”。電場、微觀粒子的不可見性,都需腦補,與熱學相比,研究對象缺乏了形象性、直觀性。
換了幾個名詞。側移量取代了平拋運動中勻加速方向的位移大小,偏轉角取代了速率與水平方向傾角。
已知、未知量的變化。平拋中一般通過豎直方向運動求運動時間,電場偏轉中常用水平方向運動求時間。
受力的通常性。平拋運動中,受力就是一個重力,加速度不變,勻強電場中偏轉時,電場力還需經過已知量逐漸推論,電場中的基礎知識不太熟悉的話,就對加速度無從下手。這一點在恒力運動中已有感受,就是換一個力,換一個加速度,對中學生來說就似乎是一個新的知識點。
教學建議:
1.不畫出平行板電容器,就在勻強電場中研究加速、偏轉。直線加速問題不大。偏轉時,將電場的場強方向和重力加速度方向在板書上畫一致,試探電荷取為正電荷,類比平拋,將所謂的“側移量”、“偏轉角”兩種場里對比演算一遍。之后再畫出勻強電場的“場源”——極板。找極板間電壓、間距、長度與上面估算中數學量的關聯性。電場、重力場的對比估算應當不成問題帶電粒子在電場中的運動,補上極板,也讓中學生明白了極板只相當是一個電場力來源,遵守的運動規律還是熱學規律,找準電場力是關鍵。熟悉靜電場基礎知識,和熱學規律無縫對接就是學習靜電場的突破方式。
2.示波器教學。單獨加上水平、豎直方向的偏轉電場時,估算帶電粒子的落點,與偏轉問題相比,弄成了一個單體多過程問題,直線加速、偏轉、勻速。依次施加水平、豎直方向的偏轉電場時,和平拋運動類比,相當于又多了一個方向的運動。
3.一個看似不是問題的問題——微觀粒子有質量、但在電場中加速、偏轉時不計重力。昏迷了一大批“物理困難戶”,萬思不得其解,明明有質量,怎就不計重力呢?明明要無質量,重力肯定無法計;明明要有質量,重力也不一定非要計帶電粒子在電場中的運動,計或不計的關鍵是看重力在粒子所受合力中的占比。有質量肯定有重力,天經地義,但若這個重力對粒子運動的影響相比其他力完全可可無視,計的價值何在?沒有影響力,就不會有存在感。粒子世界這么,人世間何嘗不是?人、物一理,不比粒子的處境好多少。
靜電場的學習:靜電場基礎知識+牛頓運動定理。
“毅”力“費”能+“逼迫自我發展”(F=ma;FORCEMEARISE)(翻譯肯定不對,求大神點撥,賞錢全給您,不過“誤傷”可能性大!)