现行物理选修教材中几幅插图的探讨

《现行物理选修教材中几幅插图的探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、现行物理选修教材中几幅插图的探讨郑丽芬浙江奉化武岭中学315502摘要木文对现行物理选修教材中几幅插图的进行了探讨。关键词现行物理选修教材插图普通高中课程标准实验教科书（必修加选修）物理（以下简称现行教材）在电磁学和光学部分有几幅插图很值得我们思考，有助于我们进一步改进教学,现作一推敲。一、关于回旋加速器现行教材选修3-1第三章第六节关于回旋加速器的原理图（3.6-6）有点粗糙，既然作为原理图，笔者认为要精确，至少能让同学看出原理图的关键点在哪里。虽然在思考与讨论中问到了半径与速度的关系，但很多同学根木不去思考也不知道为什么带电粒子半径增量引起的间距越来越小（如

2、图1所示）。现作证明：在AA′极板的中间粒子源发出一个带正电的粒子，被极板缝隙间电场加速，加速过程电场力对粒子所做的功为W,从而以速率v0,垂直进入匀强磁场，以后每次由极板A进入极板A′或从A′进入A，电场力对带电粒子所作的功为2W。由动能定理得：由（4）式可知：回旋加速器中的粒子半径增量ΔR不均匀,并随着粒了•速度的增大而减小，且当R→∞时，ΔR→O。从以上的证明可知，当粒子的速度达到一定值时，粒子轨道几乎重合,这也便成了粒子的能量仅能达到20MeV的另一个理由了。二、

3、关于电磁场方向与能量传播方向关系现行教材选修3-4在“电磁波”第一节中有一幅独立的插图14.1-2（图2），其实这是一幅关于电磁场方向与能量传播方向关系的插图，为什么看上去满足右手螺旋定则？众所周知，电磁场是一个统一体，同一个电磁场在不同的参考系中可以呈现出不同的电场，而电场与磁场的冋吋出现也必然伴随着能量的俾播。根据玻印亭矢量（能流密度矢量）与电磁场的关系S=E×H=（l/uO）E×B就可以知道空间某一点的能流密度矢量的方向与该点的电场、磁场方向成右手螺旋系。因此，在已知S、E、B三矢量中任二者的方向吋，就能判断出另一矢量的方向。在一般

4、电路中我们可以很容易地判断出能流密度矢量S的方向（如图3）。在一般的简单电路中，电路周围的电场方向显然如图4所示，根据电流的方向可以很容易得到电路周围磁场的方向，从而由上述关系判断出能流密度矢量的方向（如图5所示）。即能量传播的方向：能量从电源传出，几乎是平行地沿着电路传播，很少被低电阻的导线所吸收，而最后汇聚到了消耗电能的电阻上，这与实际的情况是相符的，也说明了在电路中，能量实际上是通过电磁场来传播的。我们再冋到图2,显然当电流如图中所示给电容器充电时，两极板间的电场正在加强，即电场能正在增大，由此可知电场周围的能流密度矢量S的方向是指向电场内部的，正如图5中

5、的电阻一样。这样就可以根据上述的S、E、B三矢量方向的关系推出电场周围的磁场方向如课本上的插图。同样可以很容易地分析得到：电容器在放电吋的电场和磁场方向。三、关于光干涉图样与水波干涉图样的关系现行教材选修3-4第十三章第三节关于光的双缝干涉图样冇一插图（如图7所示）与第十二章第四节关于水波的干涉图样的插图（如图8所示），同样是干涉图样，干涉的原理相同，但为什么形状却截然不同？水波是一种机械波，是介质中各质点的实体振动，它的全貌能在整个传播区域反映出来，所以其干涉图样反映的是水波在整个干涉区域的干涉现象。光波是一种电磁波，尽管双缝干涉现象也能出现在双缝后的整个区域

6、,但如果不放光屏，其干涉现象根本观察不到，只奋在双缝后面的某一位置放上光屏吋，才能在光屏上观察到光的干涉图样，所以我们看到的光的干涉图样只反映了整个区域的某一截面的干涉现象。如果在光的干涉区域的许多位置放上许多光屏，获得不冋位置的干涉图样，然后用一水平面去截它们，可以想象这张无法获得的光的干涉图样将和水波的干涉图样相同。四、关于利用光的干涉检查平面的平整程度现行教材选修3-4第十三章第七节科学漫步关于利用光的干涉检查平面的平整程度的干涉条纹有一插图（如图9所示），同吋有一段描述：如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测平面不平，那么被检查平面在此处是凹下还是凸出？现作一

7、判断。设有三束同一单色光1、2、3入射到如图10所示（薄片垫在右边）的劈面，在样板的下表面和被检查平面的上表面发生反射，上表面的反射光线和下表面的反射光线的光程差ΔS如满足：ΔS=2n•出现亮条纹ΔS=（2n+l）•出现暗条纹且同一干涉条纹对应同一劈面厚度，即同一空气层厚度（如图10所示干涉条纹A、B、C对应光线1、2、3入射处的空气厚度）。现在B条纹出现向左边弯曲（如D位置），说明2光线产生干涉条纹B需要的光程差在较薄的空气层出现，即D条纹处所需的光程差不够B条纹所要求的，所以被检查平面只有向下凹才能增大

8、光程差，满足B条纹所需要