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正确理解和应用电磁学中的物理定律分析

2022-02-23陈廷忠

小作家报·教研博览 2022年1期
关键词:电磁学高中物理应用

陈廷忠

摘要:本文研究对高中物理电磁学中定律的正确理解与应用。从应用范围、左右手定则的区别、楞次定律的应用要点三个角度,探讨了电磁学中物理定律的应用方法;从弄清各定律中符号的物理意义、把握各定律中物理量的单位、熟知定律的应用条件与范围与尝试探索一题多解四个角度,探讨对电磁学物理定律的应用体会。期望本文能够为广大物理教学工作者带来一定参考作用。

关键词:高中物理;电磁学;物理定律;应用。

中图分類号:A 文献标识码:A

一、电磁学中物理定律应用方法

高中物理电磁学中涉及的定律主要有楞次定律、安培定则、左手定则、右手定则等。现对其应用范围及区别做出分析:

(1)应用范围

一般而言,学生在解决运动电荷及电流产生的磁场问题时,简单的说,“电生磁”时,可使用安培定则;解决磁场对运动电荷或电流造成的作用的问题时,简单的说,“电受力”时,可使用左手定则;右手定则与楞次定律,更多被用来解决电磁感应现象问题,简单的说,“磁生电”时。其中,对于部分导体做切割磁感线运动的题目,应使用右手定则,遇到闭合电路磁通量变化问题时,使用楞次定律。

(2)左手定则与右手定则的区别

若问题给出的条件有磁感线的方向以及电流的方向,可使用左手定则,其作用主要为确定通电导体的受力方向,如电动机问题等;在明确切割运动的方向以及磁场的方向时,应使用右手定则,其作用主要为判断切割磁感线时,导体产生的感应电流的方向。由此可见,左手右手定则的区别是比较明显的,一个用电流判定运动方向,一个用运动判定电流方向。也就是说,若题目是“因电而动”,学生就应使用左手定则解题,反之“因动而电”,则用右手定则。

(3)楞次定律的应用要点

楞次定律就是感应电流的磁场,阻碍引起感应电流的磁通量的变化。为理解这个定律,学生首先要明白是谁在阻碍谁,阻碍了什么,以及如何阻碍、阻碍的结果是什么:对于第一个问题,感应电流本身具有的磁通量,阻碍产生感应电流的磁通量;对于第二个问题,阻碍的是磁通量在穿过回路时的变化;对于第三个问题,原磁通量增加,感应电流的磁场方向会与原先的磁场方向相反,反之则相同;对于第四个问题,增加的依然增加,只是增加得慢些。反之亦然。

楞次定律的应用步骤为:确定原先的磁场方向;确定穿过电路的磁通量的变化情况;依据定律,分析感应电流磁场方向;最后用安培定则判断感应电流的方向。

楞次定律还有另一种理解,即感应电流的安培力,总是阻碍导体的相对运动。我们可以根据导体的相对运动方向,判断安培力的方向,再应用左手定则判断出感应电流的方向。

二、电磁学中物理定律应用体会

在应用上述定律解答电磁学类问题时,学生应注意:

(1)弄清各定律中符号的物理意义

高中物理学科中绝大多数定律都是以符号、公式的形式表现的,因此学生必须知晓且明确各符号表示的物理意义,这是正确解答物理题的基础。需要注意的是,学生应从物理角度理解每一个符号的含义,而非数学角度,这要求学生克服数学学习中形成的惯性思维,避免将数学照搬到物理学习中[1]。

(2)把握各定律中物理量的单位

物理定律中,每个单位都有物理量,学生应知晓:每一个物理公式,并非只表达了各个物理量包含的数量关系,它还表达了这些物理量之间的数量关系,例如1V=1Wb/s,因此学生首先应搞清楚这些物理量的意义,其次应弄清楚它们的单位是什么,进而准确解答物理题。这需要学生从审题的时候起便高度注意单位问题,若单位不统一,还应进行换算,但这种换算也不是盲目的,需要一定的技巧方法,例如一道题目中通常只有一两个单位与其他不一样,在解题时只需换算它们即可,避免浪费时间。

(3)熟知定律的应用条件与范围

物理定律有其各自的应用条件、范围,若脱离这些条件、范围,定律便不再适用。例如,唯有题目中的导体是金属的时候,学生才能够使用欧姆定律,否则就不能使用;再如,弹簧在其弹性限度内,形变量与它所受的力成正比关系,若超过这个弹性限度,胡克定律不再适用,学生便不能再简单套用这一物理公式...这些例子都说明,不同的物理定律有其各自的使用范围、条件,在解答问题时,学生应熟知每一个定律的使用条件、范围,避免盲目使用[2]。

(4)尝试探索一题多解,寻找各解法内在联系与最优解

物理是一门逻辑性很强的科目,各物理定律之间的逻辑关系比较紧密,因此在解题的时候,学生也可多探索几种解题方法,避免局限于唯一解法,逐渐提升自身对物理知识的理解,以及解题水平。例如,力有多种作用效果,有时间累积的,有空间累积的,还有瞬时的,从这三个角度出发,便能够对应得出动量守恒定律与动量定律、机械能守恒定律、牛顿第二定律,而将匀变速直线运动与牛顿第二定律作为条件,便可导出动量定律与动能定律。例如,在某一恒力作用下,利用v2-v20=2ax与F=ma,便可推导得出动能定律,而若F是弹力或者重力在做功,还能再继续推导,最终得出机械能守恒定律,由此可见,凡能够以牛顿第二定律解决的问题,同样也能够用动量定律、动能定理来解决。而牛顿第二定律不能解决的问题,可以用动量和能量的相关规律去解决。不论是力学还是电磁学,都是这样的,学生应不断探索一题多解的方法,在把握多种解法之间联系的基础上,找到最简易的解题方法,进而高效解题。

结语

综上所述,高中物理电磁学部分涉及的定律较多,这些定律在适用范围、使用要点上还是有着较大的区别。因此学生在学习时,应正确把握这些定律的使用条件、要点,正确使用定律解答题目,实现高效解题。

参考文献

[1]陈红飞. 高中生电磁学疑难问题学习现状的调查研究[D].西北师范大学,2020.

[2]靳朗.物理电学综合习题的解题思路[J].试题与研究,2020(15):23.

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