浅析高中物理竞赛中电磁学的解题方法

吴敬宝

摘要：在高中物理教学过程中，解题技巧是其重要的教学部分，同时因为是物理竞赛过程中的重点考察部分。物理竞赛是提高学生物理学习能力的一种竞争机制，但是若想要提高竞赛能力就需要老师及时向学生传授竞赛题目解题技巧。对此本文，笔者便根据自身的教学经验，以高中物理竞赛中的电磁学为例，对相关的解题方法进行了初步的探讨。

关键词：高中物理;物理竞赛;电磁学;解题技巧

前言：推导相关条件，解决问题，开阔学生的相关思路，提高学生竞赛能力。

电磁学是高中物理教学和相关竞赛的一个重点考查内容，同时它也是物理学习中的难点之一。若想很好的解决这一章节的相关问题，除了掌握相关的理论知识之外，还要注意相关解题技巧的学习。电磁学主要涉及电场和磁场问题，所以解决问题的关键可以从这两方面入手。对此，笔者根据自身教学经验，针对这两方面提出了以下几种方案，希望为大家提供参考。

一、利用相关图像，解决问题

由于高中物理知识比较抽象，不利于学生理解相关内容。所以在高中物理解题过程中，适当的使用图像法能够让学生更加直观观察到题目中的信息。通过相关信息的系统整合，节约了学生的解题时间，是问题能够有效的解决。

例如在相关的物理竞赛题目中，有一个容器，半径为 R、轴线为O 点。其中，圆筒内存在匀强磁场，磁场的方向与轴线平行，电磁感应强度为b，此时c处有一带电粒子e，质

量为 m、电荷量为 q，以某一速度进入圆筒，然后又经过小孔飞出，求相应的速率以及时间均是多少？（弹性碰撞）

根据相应的题目我们得知，带电粒子需要和容器发生多次碰撞才能发生上述延小孔飞出的结果。同时若是只发生一次，那就说明带电粒子是匀速直线运动，而在磁场的作用下，受洛伦兹力的影响，相应的轨迹绝对不可能是匀速直线运动有题目我们可以得知，该碰撞为弹性碰撞，简言之，速度大小并不会发生相应的改变，那么相关粒子的运动轨迹是彼此对称的。那就需要找到圆弧的三等分点，通过运动轨迹确定相应的圆心，在依靠相关的几何关系完成相关问题的解答。通过相关图像，学生可以直观的记录相应的物理条件，节约思考分析的时间，一定程度上提高学习效率。

二、利用微元转化，解决问题

微元法是指以特殊位置代替一般位置从而进行解题的一种方法。可以将一些复杂的物理问题逐渐简单化。同时这种方法还可以将曲面上的相关问题转化为平面，便于学生理解。利用这种方法可以将物理问题用较为简单的物理规律进行表示，进而解决复杂问题，提高学习效率，培养自信心。

例如老师可以设置相关问题，对学生加以训练，一个金属环水平放置，其以c为半径，此时有一个圆柱竖直放置，这两个物体在同一平面内，圆柱的细轴通过中心点p，有一个质地均匀的导体棒，它的质量是a、以R为电阻，导体棒与圆环共面，另一端A沿着圆环可以围绕金属圆柱进行的圆周运动。摩擦系数为s，金属圆环在恒定磁场中，電磁感应强度为B=Km（k>0），方向竖直朝上，m为磁场中一点到轴线之间的长度，导线以及圆环的磁场和电阻可以忽略不计，那么在金属棒 A 端需要施加多大外力才能维持导体棒以相应的角速度进行相关的匀速运动？

由题意我们可以知晓导体棒转动时产生的相应电动势是比较容易求解的，即我们常说的BLW，但是我们发现电磁感应德尔强度，却一直在变动，所以常用的整体法已经不能适用。这个时候我们可以采取微元法，即在导体棒上取比较细小的一段，因为其非常小，可以忽略，故可以看做这个物体在相关的位置所受到的的磁感应强度实际上是一个常数，那么就可以通过这种方式得到安培力表达式，然后将这件物体上所有的微元受到的安培力进行整合，就可以得出整体所受的安培力，进而完成问题的求解。

三、推导相关条件，解决问题

诱导法，又称推导法。即根据已有的条件进行相应的推导，并得出新的条件。并利用新的条件解决相关问题的一种方法。在有些相关的物理竞赛题目中，有时候会缺乏一些相关的直接的物理量，而学生由于整合能力薄弱，没有建立有效的物理知识的网络，从而造成解题困难。这个时候，老师可以带领学生使用条件诱导法，进行相关题目讲述。在电磁学教学过程中，经常会涉及相应电子老师以及学生可以根据相关电子的运动情况列出相关的方程，并进行相应题目的分析。如经常涉及的有，电子在加速电场中，电子一般做做匀加速直线运动，而在偏转电场中一般做类平抛运动;三是以飞出一瞬间是在做匀速直线运动。在电磁学中我们可以根据电子运动过程结合相关的运动学规律方程根据其所包含的物理量以及物理条件，通过相关的物理方程，解决物理难题。通过这种解题方法，提高学生解题能力。

综上所述，电磁学是高中物理竞赛的重点考察内容。若想提高学生的解题效率，就需要使学生逐渐发现高中物理电磁学规律，知晓电磁学的解题技巧。这种首先需要老师引导学生利用相关的物理图像，使相应条件更直观的展现在学生面前;其次需要老师多多利用微元转化法，以部分代替整体，降低解题难度;最后需要老师带领学生推到相关条件，开阔思路，解决问题。

参考文献：

[1] 田丽.高中物理竞赛中电磁学的解题方法研究[D].湖南师范大学2014.

[2] 凌大朋.高中物理电磁学竞赛题解题策略探析[J].中学生数理化（学研版），2016，（4）：43-46