论文部分内容阅读
高中物理是相对较难的学科，学过高中物理的大部分同学都会有这样的疑问：“上课听得懂，听得清，但在课下做题时就不会了。”这是个普遍的问题，也是值得同学们认真研究的问题。在运用物理知识解决实际问题的过程中，人们逐步积累和形成了物理学中处理问题的方法，下面主要介绍先把研究对象或研究过程转化为理想模型，然后再求解的方法。
在高中物理中，我们所研究的对象或物理过程可以说都是理想模型，例如在研究对象上有质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等。又如在研究物体运动时有匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等。
在解答物理问题时，最关键的是：（1）明确研究对象及其所处的状态，并把研究对象视为适当的物理模型；（2）分析物理过程，并找出物理规律。现在很多同学对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要原因是他们不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。
例题精密测量电子比荷e/m的现代方法之一是双电容法，其装置如图1所示，在真
空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略不计。此电子被阴极K与阳极A间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障D2上的小孔和第二个电容器C2而射到荧光屏F上。阳极与阴极之间的电势差为U，分别在电容器C1、C2上加有频率为f的完全相同的正弦式交变电压，C1、C2中心间的距离为L，选择频率f使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转。试证明电子的比荷为em=2f2L2n2U（其中n为正整数）。
分析：由题意可知，研究对象必然是电子，其对象模型显然是带电的质点，对其过程模型的构建，可按先后顺序考虑。首先是在电场中的变加速运动，这是我们能处理的模型；接着进入电容器，遇到偏转电场，由于电容器上加的是变化电压，那么其中的电场是不稳定的，随时间变化的电子沿电场方向的运动不是匀变速运动，这是我们没办法处理的。但考虑到电子加速后速度很大，通过电容器的时间极短，如果忽略这一段时间内的电压变化，那么可把电子通过电容器的过程抽象为带电质点在稳定匀强电场中的物理模型，电场的强度取决于进入电场的时機。
现在有两个电容器，而且要求电子最后不偏转，那么电子在电容器中的运动是否有更具体的物理模型呢？模型很简单，就是进入每个电容器的时机都正好是电场强度等于零的时候，电子做匀速直线运动通过两个电容器。
解答：电子进入第一个电容器的时刻t1应满足条件U0sin2πft1=0，即2πft1=n1π，其中n1是自然数。同样，进入第二个电容器的时刻t2应满足条件U0sin2πft2=0，即2πft2=n2π，其中n2是自然数。所以，当t2-t1=Lv，即2fLv=n2-n1=n时，电子束不发生偏转，其中n是正整数。又因为12mv2=eU，所以em=2f2L2n2U。
点评：该题让我们体验到了理想化方法的重要性。带电粒子在电容器中运动，一般要考虑偏转，但该题却是不偏转，因此构想出这一模型确实是该题的难点。
有的时候例题还会取自日常社会生活问题，需要同学们把熟悉的实际问题转化为物理模型，从而运用有关定理、定律来解决它，这也是对实际应用能力的训练。
作者单位：山东省肥城市泰西中学高三（11）班
在高中物理中，我们所研究的对象或物理过程可以说都是理想模型，例如在研究对象上有质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等。又如在研究物体运动时有匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等。
在解答物理问题时，最关键的是：（1）明确研究对象及其所处的状态，并把研究对象视为适当的物理模型；（2）分析物理过程，并找出物理规律。现在很多同学对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要原因是他们不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。
例题精密测量电子比荷e/m的现代方法之一是双电容法，其装置如图1所示，在真
空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略不计。此电子被阴极K与阳极A间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障D2上的小孔和第二个电容器C2而射到荧光屏F上。阳极与阴极之间的电势差为U，分别在电容器C1、C2上加有频率为f的完全相同的正弦式交变电压，C1、C2中心间的距离为L，选择频率f使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转。试证明电子的比荷为em=2f2L2n2U（其中n为正整数）。
分析：由题意可知，研究对象必然是电子，其对象模型显然是带电的质点，对其过程模型的构建，可按先后顺序考虑。首先是在电场中的变加速运动，这是我们能处理的模型；接着进入电容器，遇到偏转电场，由于电容器上加的是变化电压，那么其中的电场是不稳定的，随时间变化的电子沿电场方向的运动不是匀变速运动，这是我们没办法处理的。但考虑到电子加速后速度很大，通过电容器的时间极短，如果忽略这一段时间内的电压变化，那么可把电子通过电容器的过程抽象为带电质点在稳定匀强电场中的物理模型，电场的强度取决于进入电场的时機。
现在有两个电容器，而且要求电子最后不偏转，那么电子在电容器中的运动是否有更具体的物理模型呢？模型很简单，就是进入每个电容器的时机都正好是电场强度等于零的时候，电子做匀速直线运动通过两个电容器。
解答：电子进入第一个电容器的时刻t1应满足条件U0sin2πft1=0，即2πft1=n1π，其中n1是自然数。同样，进入第二个电容器的时刻t2应满足条件U0sin2πft2=0，即2πft2=n2π，其中n2是自然数。所以，当t2-t1=Lv，即2fLv=n2-n1=n时，电子束不发生偏转，其中n是正整数。又因为12mv2=eU，所以em=2f2L2n2U。
点评：该题让我们体验到了理想化方法的重要性。带电粒子在电容器中运动，一般要考虑偏转，但该题却是不偏转，因此构想出这一模型确实是该题的难点。
有的时候例题还会取自日常社会生活问题，需要同学们把熟悉的实际问题转化为物理模型，从而运用有关定理、定律来解决它，这也是对实际应用能力的训练。
作者单位：山东省肥城市泰西中学高三（11）班