在所有的IB科目中,IBDP物理的挑戰(zhàn)性很大,兩級分化比較嚴重,很多的學生覺得老師講的我懂啊,怎么一做綜合性強一點的題就不會了呢?其中一個重要的原因就是:在質疑、思考方面做得不夠,沒有充分地將老師講授的內容真正地轉化為自己的理解和在不同的知識之間建立起邏輯聯(lián)系。
下面我結合曾經(jīng)給一位學生提出的思考題聊一聊自己的建議。 下面這道題是2016年IB考試中的一道真題。
電子向下偏轉,無可非議。在講完這道題后,我向學生提出了這樣的問題:如果磁場和電場區(qū)域夠大的話,電荷的運動軌跡到底是怎樣的?并建議他和同學、甚至老師去進行討論。
對這個問題的思考,我們的第一反應是分析電子的受力:
電場力Fe = eE,大小和方向都恒定;
磁場力Fb=evB,最初時刻,方向豎直向下。
因此初始時刻,磁場力大于電場力,因此電子向下偏轉無疑,但偏轉后,又會發(fā)生什么呢?運動方向和速度大小的改變!雖然磁場力因為方向的偏轉和速度大小的改變而變得復雜,因此定量的計算難度很大(需要建立微分方程,通過解微分方程得到),但定性的討論我們還是可以嘗試一下,只要緊緊抓住磁場力的大小和方向的改變即可。
當電子向下偏轉后,電場力做負功,而磁場力始終不做功,因此電子的動能減小,導致磁場力減小,磁場力的方向向左偏轉。
就豎直方向的分力而言,電場力不變,磁場力的分力減小,只要磁場力的分力大于電場力,電子向下偏轉的趨勢會繼續(xù)下去,當磁場力的豎直分量和電場力的大小相等時,電子并不會做勻速直線運動,因為我們只是討論了豎直方向的分立而已,磁場力的水平分力向左,該分力對運動電荷做負功,電子的動能減小,即便是微小的變化量,都會導致電場力大于磁場力沿豎直方向的分立,因此電子在經(jīng)過減速后偏轉回去。
上面的分析過程比較粗糙,如果能結合偏轉初期運動軌跡的曲率的變化,我們可以勾勒出運動軌跡的大體形狀。
在平時的學習中,希望同學們能多帶著一些問題去學習,通過思考、討論去解決這些問題,我們就能在不同知識點之間建立起富有邏輯性的聯(lián)系,我們解決陌生問題的能力才能有實質性的提高。
最后提出一個問題讓同學們去思考
電子無非是在受到兩個力的作用下運動,因此可以單獨研究,在每個力的作用下,電子的運動軌跡,然后用向量合成的方法得到不同時刻電子的位置,從而確定運動軌跡。
問題1:理論上,這種方法是否正確?
問題2:實際的困難是什么?
|