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时间:2017-12-08
《高中物理教学论文 人教版高中物理课本几幅插图探讨》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、人教版高中物理课本几幅插图探讨摘要:本文主要针对现行人教版高中物理课本若干插图,结合自身的教学实践进行了思考.对其附带的简单结论,作出较为深入的讨论.关键词:高中物理插图探讨引言全日制普通高级中学教科书(必修加选修)物理(以下简称现行教材)几幅插图很值得我们思考,对它们的进一步讨论有助于我们更好的分析问题,提高解决问题的能力,现作一推敲。一、蛋碎瓦全?瓦碎蛋全?高一课本在学习《动量定理》时以《绪言》中图0-1“蛋碎瓦全?瓦碎蛋全?”实验作为一个具体应用动量定理的实例,如图1教师用铁锤迅速地砸到瓦片上,击碎了瓦片,并且铁锤速度在作用后为零。而
2、放在海绵上的4个鸡蛋安然无恙,我们称为“瓦碎蛋全”。一般解释:由于铁锤和瓦之间作用时间很短,记作用时间为△t(10-2s数量级),对铁锤运用动量定理:△p=F·△t,F=△p/△t,由于作用时间很短,故F很大,根据牛顿第三定律,瓦片受到的作用与F等大反向,即=-F,也很大,对于瓦,在巨大的冲击力作用下碎了,这是“瓦碎”的原因。而鸡蛋由于放在海绵上,缓冲的时间很长,产生的力小,故鸡蛋安然无恙。这是“蛋全”的原因。砖块质量对实验有影响吗?而且对于鸡蛋,在这里有两个过程:打击和缓冲过程,在哪个过程容易碎呢?为了回答这些问题,本人对本实验进行了进一
3、步思考:(一)、打击过程:对瓦片,砖块,书本,蛋组成的系统研究,质量为M。受力分析如图2所示,系统受力包括重力Mg,铁锤对系统作用力,以及海绵支持力FN(由于打击时间很短,海绵不发生形变),即FN=Mg由牛顿第二定律:Ma=+Mg-FN=,1系统加速度:a=对鸡蛋进行隔离,受力分析如图3所示,鸡蛋受到重力mg,海绵支持力FN,系统其他物体对它的作用力为F1,有:=很明显在打击过程中(△t时间内),鸡蛋受到的作用力是关于M的函数:形如(a>0,c>0均为常数),当,时函数取最大值,即时,取最小值(图4),由图象可知:区间上随M增加而减小;在区
4、间上随M的增加而增加。考虑到实验中的很大,故区间,是减函数。所以打击时若把质量较大的砖块换成木块的话,鸡蛋受到的作用力将会增大,可能会使“蛋碎”;在本实验中,为了保证“蛋全”,在不直接压碎蛋的情况下适当多放砖!而且容易得到:。(二)、缓冲过程:设缓冲时间为t(多次),明显△t<5、旋加速器回旋加速器作为高考热点不断在各种参考资料上出现,但很多资料在画示意图时容易犯一个错误,把回旋加速器中的带电粒子的半径增量画成等间距。现行教材第二册第十六章第六节中关于回旋加速器的插图很标准,但没有说明为什么带电粒子半径增量引起的间距越来越小(如图5所示),使得引起误会。现作证明:在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进入极板或从进入A,电场力对带电粒子所作的功为2W。由动能定理得:W=mv02-0——(1)2=mv12-mv026、2=mv22-mv12………2=mvn2-mvn-12,将以上各式相加整理得:Vn=——(2)由(1)式得:V0=代入(2)式得:Vn=V0——(3)带电粒子在磁场中作圆周运动,由洛仑兹力提供向心力可得:3R=。由于m、q、B为定值,所以R∝V,根据(3)式得Rn=(R0为V0对应的半径)△R=Rn–Rn-1=(-)R0——(4)由(4)式可知:回旋加速器中的粒子半径增量△R不均匀,并随着粒子速度的增大而减小,且当R→∞时,△R→0。从以上的证明中可知,当带电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7、另一个理由了。三、关于电磁场方向与能量传播方向关系现行教材在《电磁场》一节中有一幅反映电磁场方向与能量传播方向关系(变化的电场产生磁场)的教学插图(图6)。我们知道变化的磁场产生的电场方向可以通过楞次定律来判断,那么变化的电场产生的磁场方向怎样判断?众所周知,电磁场是一个统一体,在电磁波传播的同时伴随着能量的传播。根据玻印亭矢量(能流密度矢量)与电磁场的关系S=E*H=1/u0)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(向时,就能判断出另一矢量的方向。在一般电8、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7)4在一般的简单电路中,电路周围的电场方向如图8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,然后就可以根据上述关
5、旋加速器回旋加速器作为高考热点不断在各种参考资料上出现,但很多资料在画示意图时容易犯一个错误,把回旋加速器中的带电粒子的半径增量画成等间距。现行教材第二册第十六章第六节中关于回旋加速器的插图很标准,但没有说明为什么带电粒子半径增量引起的间距越来越小(如图5所示),使得引起误会。现作证明:在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进入极板或从进入A,电场力对带电粒子所作的功为2W。由动能定理得:W=mv02-0——(1)2=mv12-mv02
6、2=mv22-mv12………2=mvn2-mvn-12,将以上各式相加整理得:Vn=——(2)由(1)式得:V0=代入(2)式得:Vn=V0——(3)带电粒子在磁场中作圆周运动,由洛仑兹力提供向心力可得:3R=。由于m、q、B为定值,所以R∝V,根据(3)式得Rn=(R0为V0对应的半径)△R=Rn–Rn-1=(-)R0——(4)由(4)式可知:回旋加速器中的粒子半径增量△R不均匀,并随着粒子速度的增大而减小,且当R→∞时,△R→0。从以上的证明中可知,当带电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
7、另一个理由了。三、关于电磁场方向与能量传播方向关系现行教材在《电磁场》一节中有一幅反映电磁场方向与能量传播方向关系(变化的电场产生磁场)的教学插图(图6)。我们知道变化的磁场产生的电场方向可以通过楞次定律来判断,那么变化的电场产生的磁场方向怎样判断?众所周知,电磁场是一个统一体,在电磁波传播的同时伴随着能量的传播。根据玻印亭矢量(能流密度矢量)与电磁场的关系S=E*H=1/u0)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(向时,就能判断出另一矢量的方向。在一般电
8、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7)4在一般的简单电路中,电路周围的电场方向如图8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,然后就可以根据上述关
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