力学多过程的准静态分析

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lipeng632
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  物理教学中,我们经常遇到这样一类问题:物体的运动情况改变了,将对应新的受力情况,而新的受力情况又将影响物体接下来的运动.暨运动到力、力到运动的相互制约和嵌套.正由于这样的关联和不断变化,给这里的学习带来了难点.再加上这时往往物体的运动很快,就很容易让学生感觉无从下手.遇到这样的问题,可以引导学生先慢下来,一点点的往下分析——准静态分析.具体可以从以下三方面着手.
  1动一下,看一下;再接着动一下,再看一下……
  如图1,在光滑水平面上给MN棒一个向右的初速度,分析电容两端电压的变化?此类问题难点在于运动很快,一会就平衡了,究竟怎样最终达到这个平衡的,学生不容易摸清规律.这时,我们不妨让棒动一下,设它正在以一个速度向右滑,则此时它切割磁感线产生电动势,进而将对电容充电,那么将有电流,根据充电特点易知这个电流所受的安培力正好与运动方向相反,阻碍棒的运动.再往下考虑一点:故棒减速,电动势减少,电流、安培力也减小,但由于电容处于刚开始充电阶段,而减小的电动势也一定比刚才充电获得的电压小,所以,电容继续充电,而棒在这个减小了的安培力影响下仍然要继续减速.这样学生就清晰了:原来,棒的电动势的减少(减速)与电容的电压增多是同时进行的,棒做的是加速度减小的减速运动,最终当然就会达到电动势减到与电容两端电压相等时达到平衡,电流消失.
  2充分考虑累积效应所产生的新情境对后续过程的影响
  如图2,正、负等离子体从左入射,试分析粒子以怎样的初速度入射才可以在荧光屏y上只有一个亮点?这个情况的难点在于不能从结果反推,而是要知道这个结果是怎么来的.若引导学生注意前面“牺牲”离子的累积效应,就不难想到刚开始正、负离子由于受洛伦兹力作用分别打在P、Q板上,这样P、Q间的电场就不断增强.后来进入的离子,在弱電场和强磁场作用下(电场力小于洛伦兹力)还要继续打板,电场继续增强,直至当电场力等于洛伦兹力的时候后续离子才不会打板,这样正离子才可以穿过MN在B2中做一个半圆周运动打在y屏上,而负离子则被MN间的反向电压阻止掉.这类问题自然迎刃而解了.
  3抓住初始、末了、中间等关键环节展开分析
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