帶電粒子在有界磁場中運動問題的解題規(guī)律及方法

錢丹丹

摘 要：帶電粒子在有界磁場中的運動問題是高中物理學習的重要內(nèi)容，提高學生對帶電粒子在有界磁場中運動問題的解決能力，可以有效保證學生高中物理課程學習效果，為學生今后學習發(fā)展奠定基礎。

關鍵詞：高中；帶電粒子；有界磁場運動；解題方法

物理課程作為學生高中階段的主要課程之一，學生對物理課程的學習效果直接影響學生整體發(fā)展水平。由于高中物理知識具有一定邏輯性、抽象性，特別是帶電粒子在有界磁場中的運動問題，學生很難掌握正確的解題方法，嚴重影響高中物理課堂教學質量。所謂的“界”就是由一個物理狀態(tài)或現(xiàn)象向另一個物理現(xiàn)象或狀態(tài)轉變過程之間的界限，在帶電粒子在有界磁場中運動問題解題過程中，學生有效掌握“界”的概念，可以提高學生解題質量，提高學生對帶電粒子在有界磁場中運動問題的解題能力。本文主要分析了高中物理帶電粒子在有界磁場中運動問題解題時應注意的事項，通過具體例題闡述帶電粒子在有界磁場中運動問題解題方法措施。

一、帶電粒子在有界磁場中運動問題解題注意事項

1.認真讀題，找到題目中的“界”

要保證帶電粒子在有界磁場中運動問題解題質量及解題效率，首先就要認真分析題意，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中運動問題出現(xiàn)與“界”有關的關聯(lián)詞主要包括“剛好不滑動、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，還有一些題型不會出現(xiàn)上述的關聯(lián)詞，但會出現(xiàn)帶電粒子運動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中運動問題的解題質量。

2.帶電粒子在有界磁場中運動問題常用解題方法

要保證帶電粒子在有界磁場中運動問題的解決效果，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重要的，帶電粒子在有界磁場運動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中運動問題的解決，尤其是有較鮮明與“界”有關的關聯(lián)詞，通過關聯(lián)詞找出磁場中的“界”，然后進行分析探討，得出正確的解題結果。

間接解題法包括假設法、圖示法、極限法和數(shù)學分析法。在解決帶電粒子在有界磁場中運動問題時，根據(jù)已有物理概念、定義假設帶電粒子運動規(guī)律，根據(jù)題目內(nèi)容與假設規(guī)律進行比較，得出帶電粒子運動界限，然后列出相關的方程式，進行解答，還可以將帶電粒子在有界磁場中的運動問題與數(shù)學結合起來，充分運用數(shù)學知識進行問題解答，完成帶電粒子在有界磁場中運動問題的解答，保證解題效果。

二、完善帶電粒子在有界磁場中運動問題解題方法對策

為進一步提高帶電粒子在有界磁場中運動問題解題效果，本文結合具體實例，分析假設法和數(shù)學結合法等解題方法在帶電粒子在有界磁場中運動問題中的應用。

1.假設法在帶電粒子在有界磁場中運動問題中的應用

假設法是學生學習過程中常用的解題方法，經(jīng)常被應用到各種問題的解答過程中。在帶電粒子在有界磁場中運動問題中也較為常用，通過不同的角度假設猜想，得出正確的問題結論。例如：帶電粒子在均勻強度的磁場中做圓周運動的問題。如圖所示，在平面直角坐標系xOy中，第一象限分布與平面直角坐標系xOy垂直的均勻強度磁場，磁場感應強度為B，質量為m，電荷量為q的帶電粒子在平面直角坐標系內(nèi)由原點O射入磁場內(nèi)部，速度v0與y軸的夾角為30°，試計算：（1）帶電粒子脫離磁場位置？（2）經(jīng)過磁場運動時發(fā)生偏差角度數(shù)？（3）帶電粒子穿越磁場所需時間是多少？

我們先假設帶電粒子帶正電，進入磁場后均勻做圓周運動，圓心O1，帶電粒子會逐漸接近y軸，最后從A點離開y軸；假設帶電粒子帶負電，進入磁場后均勻做圓周運動，圓心O2，帶電粒子會逐漸接近x軸，最后從B點離開x軸。帶電粒子的速度保持不變，無論粒子所帶電荷正負，運動的圓周半徑都相同，所以只要確定帶電粒子的運動軌跡，就能根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)及公式計算出最終結果。解題依據(jù)為帶電粒子在洛倫茲力作用下，會出現(xiàn)帶正電荷和負電荷兩種情況，在保持速度一定的情況下，兩種粒子在磁場中形成不同的運動軌跡，出現(xiàn)兩個答案的現(xiàn)象，最后根據(jù)運動軌跡利用相關公式得出問題的結果，這種利用假設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中運動問題的解題效果。

2.數(shù)學結合法在帶電粒子在有界磁場中運動問題的應用

高中物理知識與數(shù)學聯(lián)系緊密，在解決帶電粒子在有界磁場中運動問題時，就可以有效與數(shù)學知識結合起來，提高問題解決效率。運用與數(shù)學知識結合的方法進行解題，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中運動問題是高中物理階段的重點難點，解決問題中首先要找到題目中“界”的標準，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中運動問題的解題效率。學生要充分掌握各種解題方法，反復進行練習實踐，才能充分掌握各種解題方法的應用，提高帶電粒子在有界磁場中運動問題的解題能力，為今后的學習生活奠定基礎。

編輯 趙飛飛