磁场中带电粒子运动的可视化教学
2021-08-19杨翔宇丁益民王佳美徐钱欣
物理教学探讨 2021年7期
杨翔宇 丁益民 王佳美 徐钱欣
摘 要:运用MATLAB强大的计算能力和“微积分”的数学思想,模拟带电粒子在磁场中的运动轨迹,实现了不同比荷的带电粒子在磁场中运动的可视化。通过形象的运动轨迹图等动态演示,帮助学生理解和掌握带电粒子在磁场中的运动规律,为电磁学习题课的探究式教学提供了有效的参考手段。
关键词:MATLAB;带电粒子运动轨迹;高中物理;习题教学
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2021)7-0070-3
物理习题课是中学物理教学的重要环节,可以反馈、校正学生对物理概念和物理规律的理解,也是突破教学难点、强化教学重点的重要手段。高中物理习题课教学中经常出现学生“听得懂,不会做”的现象。究其原因,一是高中物理习题(尤其是电磁学部分)比较抽象;二是学生往往处于缺少主动性思考的被动地位。习题课中,教师需要对抽象的习题进行形象化处理,但一般的实验室很难实施电磁学中带电粒子运动的实验,无法对这种抽象问题进行形象化处理,导致学生缺乏对抽象问题形象化的体验。文章利用MATLAB工具对2020年江苏省高考物理第23题进行程序化设计,通过编程计算和图像绘制,实现了不同比荷的带电粒子在磁场中运动的可视化。这种可视化技术可以加深学生对抽象的物理过程及规律的理解,从而提高学生对电磁场问题的分析能力[1],最终提高习题课教学效率。
1 试题呈现
题目1 空间存在两个垂直于Oxy平面的匀强磁场,y轴为两磁场的边界,磁感应强度分别为2B0、3B0。……
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