坐標原點平移法處理帶電粒子在交變電場中的運動問題

王 剛

(邯鄲市教育科學研究所 河北 邯鄲 056008)

張建鋒

(邯鄲市第一中學 河北 邯鄲 056006)

坐標原點平移法處理帶電粒子在交變電場中的運動問題

王 剛

(邯鄲市教育科學研究所 河北 邯鄲 056008)

張建鋒

(邯鄲市第一中學 河北 邯鄲 056006)

利用物理圖像以及坐標原點平移法來解決帶電粒子在交變電場中的運動問題，使學生對復雜過程一目了然，縮短了解題時間，提高了得分率.

坐標原點平移 帶電粒子 交變電場

圖1 題圖

(1)電子通過偏轉電場的時間t0；

(2)若UCD的周期T=t0,則零時刻射入偏轉電場的電子會打在熒光屏的什么位置；

(3)若UCD的周期T=2t0,何時射入偏轉電場的電子打在熒光屏O點.

解析：(1)設電子在加速過程中獲得的速度為v0,有

在偏轉電場中運動，水平方向勻速運動，則

v0t0=l

由以上兩式可得

(2)為方便理解，根據電壓圖像畫出在豎直方向的速度-時間圖像，如圖2所示.則

圖2 豎直方向的速度-時間圖像

(3)此過程比較復雜，包括3個勻變速過程，學生不容易想清楚，運用物理方程解題時容易出錯，于是在圖2的基礎上將坐標原點O平移至P點，如圖3所示，設tPA=t,則tAB=t,tBC=t0-2t,根據面積相等，得

解得

圖3 平移坐標原點

從圖3我們也可以看出，電子在y方向上，tPA時間內做勻加速運動，tAB時間內做勻減速運動，B時刻y方向速度為零，tBC時間內反方向勻加速運動.

帶電粒子在交變電場中的運動屬于較難的問題，多個物理過程、多個物理量、多個物理方程導致學生在解答這類題目的時候出現很多問題，比如物理過程不清楚，物理方程丟三落四，以及解物理方程組存在的問題等等.本文利用物理圖像以及坐標原點平移法來解決此類問題，使學生對復雜過程一目了然，縮短了解題時間，提高了得分率.

2016-09-09)