浏览165次
时间：2019年7月17日 17:03
带电粒子在磁场中的偏转问题，是磁场教学中常遇到到题型，这类题型往往会因为存在动态变化，例子的轨迹要不断的重新变化，让学生不能直观的进行观察，教师要是一一画图就会太费事费时，并且往往图线重贴太多，不易学生观察。很多人会想到用PPT制作动画来演示，但是PPT 动画制作复杂且粒子运动轨迹的各种几何关系体现不明显，于是给很多教师在教学中带来了很多的困难。笔者也遇到这样的困难，但是发现这类困难用“几何画板”来进行教学，讲解分析时作图非常准确方便，能很多好的体现出粒子轨迹的各种关系，还能移动变化，关键是移动变化的同时仍保持着相应的几何约束关系，给教学带来了极大的方便，使教学变得高效，使学生理解起来更直观。
在垂直纸面的空间范围足够大的匀强磁场，一粒子源S能够在纸面内各个方向发射比荷为
mq，带负电荷的粒子。教师都知道
所有粒子都将做匀速圆周运动（轨迹圆半径为R），并且这些粒子的轨迹覆盖的范围因该是以S为圆心，以2R 为半径的一个圆形区域。但在教学中，发现若仅这样解释学生根本无法理解，因为没有亲眼看到具体的形象，于是笔者尝试过用硬纸板做一个圆来旋转，或用PPT做动画来演示，但效果都不好不形象不直观，且制作非常麻烦，特别费时费力。用几何画板现场和同学们共同思考，边分析边作图，达到了预期的效果。
首先画一个圆，圆心标记为S，点S 为粒子源，从点S 画一箭头到圆周上，表示粒子射出速度方向。
过点S 画垂线即为半径所在直线，考察学生对左手定则的掌握情况，让学生据左手定则判断粒子洛伦兹力方向，确定轨迹圆心的位置和粒子圆周运动方向（顺时针还是逆时针），并且画出粒子运动的轨迹圆。
隐藏箭头V所在圆周和垂线，拖动点V转动，粒子的轨迹圆周也会跟着转动。选中点V和轨迹圆，在显示中点追踪对象，再拖动点V即可看到不同方向射出粒子轨迹圆变化的情况，可见粒子能到达的区域为以点S为圆心，轨迹圆的直径为半径的一个圆形范围。
再添加直线作为磁场的边界，可以讨论粒子在边界上射出磁场分布的范围。
特别强调，在通过几何画板，帮助学生有直观的感受后，重点教师要教会学生如何用直尺圆规等在纸上作图，找出P、Q 两个范围的端点。毕竟学生做题时无法通过几何画板来作图，几何画板在这里起到帮助学生在大脑利建立概念和模型，之后要依据这些已经存在的模型来作图计算。这样就能够将利用多媒体手段得到的理论模型，升华到知识应用方面，使得学习变得高效。
研究发现，高中阶段的学生还停留在看到了才能想到的这种思维阶段，这也是大部分同学觉得物理难学的原因。学生在学习时如果能直观地观察看到实际问题，学生会更好的建立思考认知的体系。在教师利用几何知识帮助学生分析完题目后，利用几何画板做出运动示意图，这样学生在直接观察的基础上再来进一步理解，能更好的形成自己的思维模式和方法。
这只是利用几何画板在物理教学应用中的冰山一角，几何画板的强大功能，教师可以根据实际需要来尽情发挥，奥妙无穷，乐趣无穷。教与学从此变得高效，物理不再难了。
（作者单位：铜陵市第一中学）
