浅析带电粒子在复合场中的运动问题

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【摘要】在进行对带电粒子在复合场中的运动问题的教学过程中，涉及到的定理预定义较多，定理之间都存在一定的内在联系，学生对于这些往往会出现掌握较为混乱的状况，从而问题思考不够全面，问题解决过程经常受到阻碍。

【关键词】高中物理 带电粒子 复合场中的运动 问题分析

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）02-0242-01

带电粒子在复合场中的运动问题是我们在高中物理教学中的重要课题，同时也是学生掌握过程中最为困难的主要教学内容之一。很多时候学生对于定理的运用过程以及问题条件的思考并不全面，所以会导致教学内容的掌握存在一定的漏洞和缺陷。

一、带电粒子在复合场中的运动问题在高中物理教学中的重要性

带电粒子在复合场中的运动问题是我们高三物理“电和磁”的重要教学部分，同时也是在教学中会经常出现问题的主要教学部分之一。在进行对“带电粒子在复合场中的运动问题”解决的教学过程中对于学生自身的能力也是一个重要的培养过程，首先是对于学生是对学生空间想象能力的培养，其次也对于学生物理过程的分析能力也能够进行不断的提高，对于学生学习水平和思维能力的培养都会起到一定的积极作用。

二、解决带电粒子在复合场中的运动问题的关键

1.必须要弄清物理情境

在进行带电粒子在复合场中的运动问题解决过程中首先在头脑中应该建立客观事物在进行运动中的整个过程所在。比如说“曲线运动”，在教学过程中先假设两个带电小球在进行碰撞之前带点情况不发生改变，并且始终能够保持在一个平面内，那么其中一个小球所受的重力与电场力始终平衡，而碰撞后一个小球做匀速圆周运动，由牛顿第二定律就能够得出F=kma这个关系式。从而这一运动问题解决过程中就会有一个明显的解题思路。

2.应对物理知识有全面深入的理解

在对于带电粒子在复合场中的运动问题解决的过程中，我们首先应该对其相关的物理知识进行全方位的了解过程。比如说洛伦兹力、电场力以及重力做功等等，这些都需要我们进行充分的掌握。在对于洛伦兹力的掌握过程中，我们首先应该注意到洛伦兹力的方向永远都与速度垂直，并且并不做功，重力和电场力做功与路径之间并没有关系，只是受到初始位置以及末尾位置来决定的，当重力和电场力做功不为0时粒子的动能才会发生一定程度的变化，从而洛伦兹力也会随着速率的变化从而发生变化。

3.熟练掌握运动数学知识是在顺利解决物理问题的有效辅助手段

在进行高中物理带电粒子在复合场中的运动问题的解决过程中，我们还应该重视到的一个问题就是数学知识的掌握过程应该得到我们充分的重视。在进行这些问题的解决过程中会运动很多数学知识，比如说抛物线、圆弧等等。学生之友对这些知识点能够得到充分的理解，那么学生在一定程度上才能够将知识点进行不断地串联，使得问题的解决过程更加简单顺利。

4.了解力和运动的观点所在

首先我们在对于力和运动的观点的了解过程中，对于惯性定律应该有一定的认识程度，其主要观点就是物体在不受到外力的情况下，保持静止或匀速运动。其次还应该正确认识到力改变物体运动F=Ma这一公式的重要性所在。对于力和运动的方向而言我们则应该让学生对作用力与反作用力等大反向这一观点进行充分的掌握过程。

5.复合场的叠加与并存

复合场指的是多种场叠加在一起重力场和电场叠加，或者重力场和磁场，还有磁场和电场叠加等等。例如空间中存在竖直向上的匀强电场E和水平向里的匀强磁场B四个带电情况相同的小球在正交场中M静止N向右水平直线运动P向左水平直线运动Q在竖直面内做匀速圆周运动求四个小球的带电种类以及比较四个小球的质量大小关系。在解题过程中我们由小球M静止可知其所受电场力与重力等大反向即电场力受力方向向上与电场方向一致所以四个小球带正点。小球M受力平衡有Eq=mMg 小球N向右水平直线运动由左手定则可知洛伦兹力竖直向下有Eq=mNg+qvB 小球P向右水平直线运动由左手定则可知洛伦兹力竖直向上有Eq+qvB=mpg小球Q在竖直面内做匀速圆周运动所以必有电场力与重力平衡有 Eq=mQg由以上各式可得小球的质量关系为mp>mM>mQ>mN。

三、带电粒子在复合场中运动的处理方法

1.正确分析带电粒子的受力及运动特征是解决问题的前提

在进行对带电粒子在复合场中运动问题的解决过程中，我们首先应该认识到的一点就是对于带电粒子的受力情况以及运动特征进行正确的分析过程。充分考虑到带电粒子在复合场中受到什么力，其方向所在，并且带电粒子所受到的合外力是什么同时最初是的运动状态是怎样的，这些都是我们进行问题解决过程中的主要环节所在。对于带电粒子在复合电场合外力为零的时候所做的运动则是匀速运动，其合外力要是变力的话那么运动的方向则是与速度方向不会存在与一条直线上，其运动轨迹不是圆弧也不会是抛物线。

2.灵活选用力学规律是解决问题的关键

在对于带电粒子在复合场中进行匀速运动时，我们则应该对其平衡条件进行方程式的列举并进行求解，而进行匀速运动的过程中我们在是要根据牛顿第二定律以及平衡条件进行相互的串联来进行对方程式的建立与求解过程，然而对于带电粒子在复合电场中做非匀速曲线运动过程中我们其解决过程应该是动能定理以及能量守恒定律来进行相关的解决。

3.利用功和能或冲量、动量的观点

在进行对带电粒子在复合场中的运动问题解决过程中，我们则应该充分利用利用功和能或冲量、动量之间存在的关系进行解决。比如说洛伦兹力的方向与运动方向相互垂直，那么很多时候带电粒子在复合场中的运动轨迹则是任意曲线，我们则是要根据场力做功的特点进行思考，在这类问题的处理过程中往往我们会选用动能定理作为解决这一问题的主要方式。

4.认真分析运动过程的细节，充分挖掘题中的隐含条件

在对于带电粒子在复合场中的运动问题的解决与讲解过程中，我们在教学过程中应该让学生注意过程中力和运动的相互制约关系，形成清晰的物理情景，全面整体地把握问题的实质，把物理模型转化为数学模型，提高综合分析解决问题的能力。

以上就是笔者在对于《带电粒子在复合场中的运动问题》进行的相关研究与探索过程，将解决问题的关键点与方法与我们广大教师们进行分享。在本文的研究中还存在观点的不足，希望能够得到广大学者与教师们的积极意见与建议。

参考文献：

[1]张锦科；带电粒子（体）在复合场中的运动类析[J]；数理化学习（高中版）；2011年Z1期

[2]桂健生；带电粒子在复合场中运动的分解[J]；中学物理；2008年12期