实验教学在物理教学中的作用
徐州二中 霍伟东
物理作为一门紧密结合实际的学科，很多知识和原理需要通过观察和实验来得出。在学习物理知识过程中，需要在观察和实验的基础上，进行分析、总结和思考，得出相关的知识和原理。实验教学作为物理教学的重要方法之一，如果没有实验，就不可能让学生更深刻地了解到物理知识。加强实验教学，不仅可以提高物理教学的效果，还能培养学生对物理学习的兴趣，提高学生的动手能力。
在初中阶段，学生正处于成长发育的青春期，对新事物的学习都有很强的好奇心，但也可以由于某方面的知识不“感冒”而放弃学习，所以，培养学生的兴趣对教学的开展有重要的作用。爱因斯坦曾说过：“兴趣是最好的老师”，学习兴趣是推动学生学的最有效的动力。培养学生学习物理的兴趣，可以调动学生对学习物理的积极性，对科学的兴趣。而物理课堂中的实验教学通过实践操作，较为生动地让学生对物理知识做到比较形象地了解，在很大程度上能激起学生强烈的求知欲。对提高教学质量，调动学生的积极性无疑是十分有效的。
一、 实验教学对学生学习的重要性
1、提高学生的学习和动手能力
在实验教学过程中，大量的实验仪器都是学生第一次接触，如天平、弹簧测力器、刻度尺、试管等工具，在开始时，教师要指导着学生做到识别这些仪器的规格和性能，并让学生通过观察仪器的说明书等资料，做到正确的使用。
通过识别和应用实验仪器的能力不仅可以使学生正确完成教学目标，掌握物理知识，不仅可以培养学生自己对新事物的了解能力及动手操作能力，这也是以后生活和工作中的基本能力。
2、培养学生正确的价值观
辩证唯物主义实践论说，实践决定认识，正确的认识要经过由时间到认识，再有认识到实践的一个过程，才能产生认识上的飞跃。物理知识的学习就必须要进过这样一个过程，由假设、到实验、再提取知识。而实验就是这个实践的过程，有着很强的客观性，如欧姆定律、二力平衡条件、光的一些定律如透镜成像。如果只是通过教师的教授，学生可能不太明白。而通过实验就能让他们在动手操作的同时，发现规律、掌握规律。
在实验过程中，虽然可以增加实验的趣味性，但要始终保持严谨的科学态度。在实验过程中，对实验的每组数据都要认真记录，以得出的数据来验证和推导出公式和定律。对于实验中出现的错误，要认真分析原因，找出问题，重新实验，直到得出正确的结论。在这个学习过程中，都要学生保持这种认真的态度，使学生逐步形成严谨的科学态度和世界观。
二、 提高实验教学的趣味性
在物理实验教学中，不仅要认真地对实验的每个细节进行操作，还要充分结合一些有趣的手段来吸引学生对物质学习的兴趣。例如：结合物理现象，为八年级物理入学学生表演物理魔术，充分开发利用青少年好奇心理，加强突出实验操作中的趣味性，增强教学效果。有些同学因这些有趣的物理实验而产生了浓厚的兴趣，积极大量地参与小制作，不论是对基本技能的提高，还是解决问题的能力都有很大帮助。
不仅要在实验中出现新花样，教师在对实验的表达也是非常重要的。语言风趣、讲解生动、妙语不断的讲解，对于好奇心较强的初中生来说，很能引起他们的高度关注，能够让他们在较为轻松的环境中学习知识，完成教学目标。
现在是网络社会，好多初中生喜欢偷偷的玩网络游戏。可以结合网络课件及网络游戏来为学生们讲解物理实验，如光的现象和力学问题，可以结合CF等游戏来为学生们解释，狙击枪的瞄准镜，子弹的阻力等等，既生动地描绘出物理原理，也提高了学生对物理的兴趣。另一方面，可以做一些动画课件，来形象地介绍实验仪器的使用，及实验的步骤，让学生在愉快的氛围内接受知识、消化知识。
三、 做好实验教学的一些方法
1、备足实验资料，设计操作流程。教师首先要对开展的物理实验项目，做足资料准备，对实验原理的背景要了解清楚，钻研透教材，认真备课，准备好实验器材，设计好实验的方法，如：利用迭加、反射等原理将微小量放大为可测量，就可利用螺旋测微器，让学生测量一下自己的课本纸张的厚度，测量一下自己头发的高度等等。这些要求不高的实验，可以由学生边学边做，提高学生的认识程度。对一些课后练习题，可以安排学生在课堂上自己实验，如制作橡皮筋测力计的小实验，可以分组让学生自主联系，然后，统一评讲。整个的实验操作流程要顾及到学生的认知水平和接收能力，由浅入深，由易到难，逐步提高。
2、做好方法的指导，重视实验误差的分析。在实验过程中，恰当的方法是实验成功的一半，在掌握了科学合理的实验方法的同时，要重视学生间的沟通与交流，培养团队协作能力，注重学生整体素质的提升。
在实验过程中，肯定会出现一些实验结论与预期结果有所误差，有些误差虽然很小，但不能采取忽略的态度，要认真分析误差出现的原因，培养学生对待知识严谨的作风，实事求是的精神。
3、结合日常生活，做到理论实际相结合。任何理论都是从实践中得到的，也要在实践中运用。物理是一个与实际结合比较紧密的学科，所以教师要在课堂上讲解好知识，在实验中让学生理解透知识，在实际生活中运用好知识，教师要经常指导学生，共同交流讨论，分享经验，让学生能达到熟练解决实际中遇到的相关问题。
三维目标下对“提高物理实验教学效果”的思考
徐州二中 霍伟东（18952182006）地址：江苏省徐州市第二中学（221000）
“知识与能力，方法与过程，情感、态度、价值观”三维目标,要求我们在实施教学中,应在传统的强调知识和技能目标基础上,把培养学生学习物理的兴趣,提高科学素养放在重要的位置。，但是如何在日常教育教学中根据物理学科特点，有效培养学生学习物理的兴趣,提高科学素养呢？物理实验作为一种积极的教学手段,受到也应当受到广大物理教育者的普遍重视。本文仅从“提高物理实验教学效果”这一层面谈谈自己的一些做法和思考。
物理是一门实验学科，新课程改革中更是想通过实验让学生在三维目标上有所收获。通过实验让学生们巩固知识、培养能力，掌握方法、体验过程，培养认真科学的情感、态度、价值观。但是在高中物理实验教学中却发现许多时候学生为了实验而实验，舍本逐末，在三维目标上收获甚微。这是为什么，看看学生下面的回答：“你为什么要做这个实验？是教材（老师）定的；实验该怎么做？实验步骤和实验册上写得一样；实验结论是什么？和书上写的一样，我的数据和用公式算出来的一模一样。”呜呼，这哪是做实验，学生只是一个在教材和教师指挥下的高级智能机器人按部就班地操作、读数和记录甚至可以凑数据。这和真正地解决实际问题的模式有很大差距，显然不利于培养学生分析和解决实际问题的能力，不利于学生在三维目标上有所收获。因此必须真正如何做好实验，才能有效提高物理实验教学效果。
一、设置情景，激发动机，培养学生实验的浓厚兴趣
在实验教学中，教师应设置情景启发学生提出问题，做出猜想，预示现象的发生和发展过程，再进行实验观察；或者，根据设置的情景发现问题，提出解决问题的方案，再观察实验现象。在这里，激发思维冲突最为重要。使学生知道物理学来源于生活、服务于生活，物理实验的目的就是要解决日常工作、生活中的问题。例如，在学习动量定理时，可以先让一个鸡蛋从某一高度处自由下落至地面，让学生观察发生什么情况；紧接着让另一个鸡蛋从同一高度处自由下落至同学张开的布帘子上，让学生观察是否会破碎，“为什么？”通过连续现象对比给学生设置了一个物理情景。问题一经提出，实验的目的也就很清楚了，再与学生共同讨论实验方案，学生实验的兴趣大增，观察和思考的主动权就交给了学生，如果再让学生将实验结论用来解释生活中的其他有关现象，实验效果就大大提高了。
二、分解难度，逐步提高，突出物理实验的渐进原则
在学生实验设计过程中，教师应使他们理解控制实验条件探索物理规律的思想方法，指导学生手脑并用进行实验操作，强化图像处理的技能训练，并学习排除简单的实验故障。在实验教学中，既要考虑给学生以更多的锻炼机会，又要遵循序渐进的原则，把实验目标分解为若干个小任务，让学生试着自己设计实验步骤来完成，小任务完成了，大目标也就实现了。例如，通过演示实验给学生技能示范，再让学生自己练习操作，经过一定的训练以后，再提出一些新的小型课题，使学生实现技能和方法的迁移。这样，有助于促使学生独立思考，激发他们的创造力，从而提高物理实验的效果。
三、开发潜能，改革模式，发挥学生主体作用
要大力开发学生潜能，探索改革不适应新时期形势的高中物理实验教学模式，建立起按科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的“引导——探索——实验——掌握”教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用，突出学生的主体地位。教师充分相信学生，使学生主动参与实验，课本让学生看，实验让学生做，思路让学生想，疑难让学生议，错误让学生析。让学生独立设计实验，利用物理实验，发挥学生的主观能动作用，最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流，教师在课内讲重点、关键点和注意点，发挥好主导调控作用。主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等。在实验中，加强对学生实验方法和创新能力的培养。
四、开拓视野，注重方法，提高物理实验的实际效果
利用先进的手段和技术，可以攻克实验难点，拓宽实验内容，而且可以使学生更多地了解现代科学技术及其应用。例如，我们可以利用气垫导轨来减小磨擦，利用电火花打点或闪光照相研究物体的运动，利用实况摄像扩大视觉范围等等。同时要挖掘自制教具及其实验的兴趣因素，激发学生的学习动机；拓宽感知渠道，强化有用信息，这就要求在课后作业中，要鼓励学生自制实验器具，提高学生的实验趣味性。例如，我们可以用塑料可乐瓶做非常有趣的水悬球、水火箭的实验，气体突然膨胀致冷的实验，气体体积与压强关系应用的实验等等。利用自制教具及其实验，有利于加强物理实验，改善学习实践活动的数量，达到提高实验效果的目的。
综上说述，只有真正发挥学生的主体作用，切实提高物理实验教学效果，通过实验让学生们巩固知识、培养能力，掌握方法、体验过程，培养科学认真的情感、态度、价值观，才能有效达到新课程改革的三维目标。
对新课程标准下的教学模式的再认识
李磊
（江苏省徐州市第二中学 221000）
目前，新课程教学改革正在进行中。改革促使我们思考我们应该采用什么样的教学手段教育我们的学生。
传统的教学主要用讲授法。讲授式教学法的主要优点是教师能够很经济地同时向许多人传授知识。同时讲授法还能用学生易懂的形式有效地概括学科的内容，此外，讲授法比其他教学方法更简单，更容易掌握，所以这种方法一直是应用最广的教学方法。
但是，以讲授法为主的传统教学也存在着十分突出的缺点。
传统的物理教学只重视知识与技能，这也是讲授法能够盛行的原因之一。但这种特别强调“双基”的理念是建立应试的基础上的，落实在课堂教学上，往往就变成了 “应考能力”的培养。基于这种理念，老师在教学时往往关注的都是那些考试成绩好、思维敏捷的学生，更多的学生则被忽视。这导致部分学生对物理望而生畏，丧失了学习的自信。
传统的讲授法，过分侧重对学生知识的灌输，缺乏对学生学习兴趣、探索能力、实际应用能力以及科学态度方面的培养。长期单一地使用这种教学方式，会让学生脱离实际地去死记硬背。
传统的以讲授法为主的高中物理课堂，基本上是一切由教师说了算的课堂，教师是绝对权威。课堂氛围一般较沉闷，学生被动接受知识，致使部分学生丧失了学习的热情。
新的课程标准提出：中学物理教育既要让学生学习系统的物理知识与技能，又要训练学生科学的思维方法，更应当培养学生的科学精神和品质。
这就要求教师在新课程教学中要改变传统的讲授法教学模式，吸收其优点，同时又要避免在教学过程中教师机械灌输、学生被动接受的教学方式，改变学生学习死记硬背、机械训练的现状，倡导学生积极主动地参与教学过程，勇于提出问题，学习分析问题和解决问题的方法，改变以往被动接受知识的陈旧的学习方式。要达到这一目的，就要改变单一的讲授式的教学方式，提倡学生自主学习、合作学习、探究学习。
自主、合作、探究这三种学习状态都要求学生主动学习，能够很好的训练学生科学的思维方法，培养学生的科学精神和品质，而以讲授法为主的传统教法虽然学生是被动学习过程，但却能够较好的让学生掌握系统的物理知识与技能。那么我们在实际教学过程中如何发挥这两方面的优点呢？我认为以下两种方法不失为两者兼顾的好方法。
一、小组合作学习
小组合作学习主要是学生之间的合作交流学习模式。具体实施过程可分为以下几个步骤：
（1）分组。分组方法要根据教学内容的难度、学生的意愿和学习形式（课内与课外）来选择。可以是由老师指导，强弱不同，特点各异的一定数量（一般为3—6人/组）的学生组成的学习小组；也可以是老师临时指定的特定小组，甚至可以是在教学过程中学生自发形式的问题讨论小组。
（2）实施。①教师提出学习目标，布置学习内容，可以适度讲授。②组内学习、交流。首先是学生个体自主学习、独立思考，然后再进行组内交流。教师轮流参与各组的谈论、交流。③各小组选派代表汇报小组学习结果，然后根据不同的结果进行讨论。④根据各组的讨论情况，教师进行小结，集中讲授，并引导学生进行知识归纳。
（3）评价。教学评价的目的不仅是对学习目标达到程度的评价，更重要的是，通过评价激励学生参与协作学习的过程。为此，在评价内容上，既注重学习目标的检测，又注重对学生的学习态度、参与程度、合作性、创造性等方面进行评价。在评价方法上，采取学生自评、互评和教师评相结合，突出学生在评价中的主体地位，尊重学生的评价。每次合作学习活动结束都进行评价，但评价结果只让学生进行自我纵向比较，不进行同学间的横向比较。
小组合作学习可以使学生在压力较小的环境中畅所欲言，表达对某一问题的看法和理解，大大提高了学生在课堂上的参与度，改变了传统教学中学生发言机会少，发言压力大的局面，即增强了学习的兴趣和信心，又在这个过程中，学会了与人合作，增进了情感交流。
但由于小组成员思维水平在同一层次，很多问题仅靠成员之间的讨论难以有让人满意的结果，这同样会打击学生的学习积极性，会使学生的讨论始终在低层次上徘徊不前，所以小组合作学习一定要在教师指导下进行。否则就会流于形式，表面热闹，但学生所得甚少，教师必要的讲授，适度的参与，可以让合作学习过程更顺利，更有利于学生掌握教学内容，达成新课标提出的三维目标。
二、学案导学
学案导学模式主要是师生之间的合作学习模式。是指在课堂教学过程中通过师生共同编写和使用学案引发学生的自主学习以促使学生进行主动的知识建构的教学方法。其实质是学生的自主学习。
在学案导学模式中，以学生自学为主，主要靠学生自学、相互合作来完成教学目标，因而学生成为课堂的主人。通过学生自学达成目标，激发了学生的学习积极性，使学生体验成功带来的愉悦和快乐，从而使学生热爱学习，也增强了学生的自信。学案导学能否获得预期效果，关键是学案的编写。学案编写要注意以下问题。
①学案应围绕教学目标，紧扣教材设计，使学生明确目标，使知识能条理化、系统化和整体化。
②学案的问题设计应有启发性、层次性、梯度性，应根据学生对问题的认识逐渐加深。
③学案应满足不同层次学生的需求，要使优秀生从学案的设计中感到挑战，一般学生受到激励，让每个学生都学有所得，最大限度地调动学生的学习积极性，提高学生学习的自信心。
④学案的结构应合理,操作容易。充分实现教师的教案和学生的笔记的统一，增强学案的实用性、资料性，尽量做到一个课时一个学案。
⑤学案中应有典型例题：可以对本学案中的重点、难点进行点拨、示范。对个别的题目进行“小题大做”，即通过一题多解，一题多变，培养学生的发散思维，开发学生的智力。
⑥学案中还应有针对训练：对本学案中的知识进行强化、反馈。
学案导学体现了学生在教师指导下自主学习的新课程教学理念，突出学生学习的主体性，培养学生学习能力、情感态度，其操作要领主要表现为先学后教、问题教学、导学导练、当堂达标。同样在实施过程中，既要大胆允许学生发散思维，质疑求问，，积极主动地寻找解决问题的最佳途径。又不能放任自流，浪费时间，偏离主体，教师在学生学习过程中应采用以下两种方式给予学生指导。一是点拨：在学生相互讨论解决疑点的过程中教师应参与其中，适时点拨；若是某个问题，某个组已经解决，其它组仍是疑点，教师可让已解决问题的小组做一次“教师”，面向全体学生讲解，教师补充点拨，这也可以说是讨论的继续。二是精讲，对于难度较大的倾向性问题，在学生渴望释疑的心理状态下，教师应针对疑难点，集中讲授，并以问题为案例，由个别问题上升到一般规律，以起到触类旁通的教学效果，使学生在教师指导下归纳出新旧知识点之间的内在联系，构建知识网络，从而培养学生的分析能力和综合能力。
以上两种方法，都是特别强调在合作的基础上学生自主学习，探究学习，在教学过程中，如果能够结合传统的讲授法进行教学，灵活运用各种教法，该讲授的讲授，该学生主动学习的就放手让学生去自学，讨论和探究。这样就可以发挥各种教学模式的长处，更高效地完成教学任务，真正做到因材施教，因学施教。
例谈电场中的五个“容易忽略”
胡玉涛（ 徐州市第二中学， 江苏 徐州 221000 ）
作者简介：姓名：胡玉涛；男；江苏徐州；教育硕士；中学一级教师；物理教学。
电场做为高中阶段一个比较重要的内容，在高考中占有重要的地位，它考查了学生综合分析能力、理解能力、空间想象能力和运用数学处理物理问题的能力。而电荷性质的不确定，电场方向的不确定，电荷在电场中的往复运动，电荷受力大小的不确定，电荷进入电场时刻的不确定性，电场的周期性变化等等，这些不确定往往对思维分析造成障碍，经常使得物理过程分析不全面，带来漏解现象。下面就通过实例谈谈电场中最容易忽略的五个问题。
1.容易忽略电荷的性质
例题：图1中a、b是两个点电荷，它们的电量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线上的一点。下列哪中情况能使P点场强方向指向MN的左侧 ( )
A．Q1、Q2都是正电荷，且Q1<Q2
B．Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1>|Q2|
C．Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|<Q2
D．Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|>|Q2|
解析：场源电荷的性质可能是正电荷，也可能是负电荷，因此本题需要进行不同电性情况下的讨论。当Q1、Q2都是正电荷，且Q1<Q2时，场源电荷a，b在P点产生的场强如图2所示，因此A正确；当Q1是正电荷，Q2是负电荷时，无论电量如何，P点的场强方向均指向MN的右侧；当Q1是负电荷，Q2是正电荷时，无论电量如何，P点的场强方向均指向MN的左侧；当Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|>|Q2|，场源电荷a，b在P点产生的场强如图3所示，因此D正确。
点评：无论是在电场中运动的电荷，还是产生电场的场源电荷，均可能是正电荷，也可能是负电荷。而正负电荷的性质不同会带来受力方向，电场方向的不同。在电荷性质不确定时，一定要注意不同带电情况下的讨论。
2.容易忽略电场的方向
例题：如图4所示，虚线框内存在着匀强电场（方向未知），有一正电荷（重力不计）从bc边上的M点以速度v0射进电场内，最后从cd边上的Q点射出电场，下列说法正确的是（ ）
A．电场力一定对电荷做了正功
B．电场方向可能垂直ab边向右
C．电荷运动的轨迹可能是一段圆弧
D．电荷的运动一定是匀变速运动
解析：虽然带电粒子的电性已经确定，但是电场的方向不确定，根据题意知，带电粒子从Q点射出电场，则说明带正电的粒子在电场中运动时获得了水平向右的速度，因此该匀强电场只要具有水平向右的场强分量即可，因此场强方向可能与初速度方向成锐角也可能成钝角，也可能为直角，当场强方向水平向右时，带电粒子在电场中做类平抛运动。因此电场力可能做正功，也可能做负功。若场源电荷可以是点电荷，则电荷运动的轨迹可能是一段圆弧，此时电场力不做功。因此此题正确答案为BD。
点评：由于匀强电场的方向不确定，我们不能想当然的认为场强方向一定水平向右，而忽略了其他方向，从而认为电场力对带电粒子一定做正功。因此我们不仅要把握典型运动，还要放开思维，不要忽略其他情况的讨论。
3.容易忽略电荷进入电场时刻的不确定性
例题：如图5(a)，平行金属板A和B间的距离为d，现在A、B板上加上如图5（b）所示的方波形电压，t=0时A板比B板的电势高，电压的正向值为U0，反向值也为U0．现有由质量为m的带正电且电荷量为q的粒子组成的粒子束，从AB的中点O以平行于金属板方向OO’的速度v0= 射入，所有粒子在AB间的飞行时间均为T，不计重力影响．求：
（1）粒子飞出电场时的速度；
（2）粒子飞出电场时位置离O’点的距离范围
解析：（1）打出粒子的速度都是相同的，在沿电场线方向速度大小为
所以打出速度大小为
设速度方向与v0的夹角为θ，则
（2）当粒子由 时刻进入电场，向下侧移最大，则
当粒子由 时刻进入电场，向上侧移最大，则
在距离O/中点下方 至上方 范围内有粒子打出．
点评：在交变电场中，由于电场的方向随时间做周期性改变，因此当电荷进入电场时，进入的时间不同会使得电荷在电场中的受力和运动状态发生变化。因此要结合电场的变化情况，分析不同临界点下电荷的运动，不能抓其一而忽略其他。
4.容易忽略电荷运动的往复性
例题：如图6所示，有一匀强电场平行于固定在水平地面上的绝缘平板。绝缘平板上有一带负电的物体以10m/s的初速度平行于电场方向运动，物体沿电场方向运动的最远距离为4m，如果物体在运动过程中所受电场力大于物体受到的最大静摩擦力，且物体与绝缘平板间的动摩擦因数为0.5，则物体在离出发点多远处动能与电势能相等?（规定带电体在出发点时的电势能为零，重力加速度g取10m/s2）
解析：设物体的带电量为q，运动的最大位移为sm，由动能定理得
得
设物体离带电体距离为s处动能和电势能相等，即
由动能定理得 ，代入数据解得s=2.5m
当带电体的速度减为0时，由于电场力大于最大静摩擦力，所以带电体可以返回。
设返回过程中距离出发点距离sˊ动能和电势能再次相等，即
由动能定理得
解得sˊ=1m
点评：在判断带电体在电场中的运动过程时，需要考虑电荷运动的往复性，特别是电荷在减速运动过程中，当速度减为零后能否反向运动的判断。考虑要周全，在此类问题中经常容易忽略返回过程的讨论。
5.容易忽略受力大小的不确定性
例题：两平行金属板A、B水平放置，一个质量m=5×10-6kg的带电微粒以v0=2m/s的水平初速度从两板正中央位置射入电场，如图7所示，A、B两板间的距离d=4cm，板长L=10cm。当A、B间的电压UAB=1000V时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场。令B板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A板所加电势的范围。
解析：当A、B间的电压UAB=1000V时，由于带电微粒在电场中不发生偏转，所以电场力与重力方向相反，又因为场强方向竖直向下，由此可以判断微粒带负电。
由 可以求得
当电场力大于重力时，微粒向上偏转，设微粒从金属板边缘射出电场时两板电压为Ul，则有
① ② ③
由①②③可以解得 ,因为B板接地，所以
当电场力小于重力时，微粒向下偏转，设微粒从金属板边缘射出电场时两板电压为U2，则有
④ ⑤ ⑥
由④⑤⑥可以解得 ,因为B板接地，所以
综上可得：欲使该微粒射出偏转电场，A板所加电势的范围是：
点评：对于基本粒子如电子、质子等，如果题目不做特殊说明，一般不考虑重力的影响；而对于带电液滴、带电小球、带电灰尘颗粒等，如果题目不做特殊说明，必须考虑其重力的影响。从本题可以看出带电子粒子所受电场力与重力大小关系不同时，其偏转的方向也不同，考虑必须全面。
例谈边界磁场中的极值问题
胡玉涛（ 徐州市第二中学， 江苏 徐州 221000 ）
带电粒子在磁场中的运动既是3-1教学的难点，又是高考的热点。它考察了学生综合分析能力、理解能力、空间想象能力和运用数学处理物理问题的能力。特别是几种边界磁场的极值问题，如何根据题设条件确定粒子运动的临界条件，准确确定粒子在临界情况下的运动轨迹是解决极值问题的关键。对于边界磁场一般包括以下几种：平行边界、三角形边界、圆形边界、环形边界和圆弧组合型边界。下面就这几种边界磁场进行归类分析，探究总结处理极值问题的有效方法。
1、平行边界
例题：如图1所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ = 30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围。
解析：由题意可知，当粒子的速度较大时，由于粒子圆周运动的半径较大，则粒子会从dc边射出，若粒子的速度较小，则粒子圆周运动的半径较小，粒子则会从ad边射出。因此为了满足粒子能从ab边上射出磁场，其临界条件是：（1）粒子到达dc边时的瞬时速度与dc边相切，相应速度为v01，如图2所示：则R1-R1sinθ = ，将R1 代入可得，v01 =
（2）粒子到达ab边时的瞬时速度与ab边相切，相应速度为v02，如图3所示则R2+R2sinθ = ，将R2 = 代入可得，v02 =
所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足 ≤v0＜
2、三角形边界
例题：在边长为2a的△ABC内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场，有一带正电荷量q，质量为m的粒子从距A点 a的D点垂直AB方向进入磁场，如图4所示，若粒子能从AC间离开磁场，求粒子速率应满足什么条件。
（1）如图5所示，设粒子的速率为v1时，其圆轨迹正好与AC边相切于E点。
由图知，在△AO1E中， 所以
因此
则要粒子能从AC间离开磁场，其速率应大于v1.
（2）如图6所示，设粒子速率为v2，其圆轨迹正好与BC边相交于F点，与AC相交于G点，易知A点即为粒子轨迹的圆心，则 所以 ，
则要粒子从AC间离开磁场，其速率应小于等于v2。
综上，要粒子能从AC间离开磁场，粒子速率应满足
3、圆形边界
例题：在真空中半径r=3×10－2m的圆形区域内有一匀强磁场，磁感应强度B=0.2T，方向如图7所示。一带正电的粒子以v=1.2×106m/s的初速度从磁场边界上直径ab端的a点射入磁场，已知粒子比荷q/m=10 8C/kg，不计粒子重力，则粒子在磁场中运动的最长时间为多少？
解析：带电粒子在磁场中的运动时间由粒子运动轨迹所对圆心角的大小决定，又因为粒子在圆形磁场中运动，所以其圆弧轨迹所对的弦既是其轨迹圆的弦，又是圆形磁场的弦，当弦最长时，对应的圆心角最大，因此粒子从a点入射从b点射出时，粒子运动时间最长。如图8所示：
4、环形边界
例题：核聚变反应需要几百万度以上的高温，为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应），通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图9所示，环状匀强磁场围成中空区域，中空区域中的带电粒子只要速度不是很大，都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m，外半径R2=1.0m，磁场的磁感强度B=1.0T，若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4× C/㎏，中空区域内带电粒子具有各个方向的速度。试计算
（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度。
（2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度。
解析：要使粒子沿环状的半径方向射入，不能穿越磁场，则粒子的临界轨迹必须要与外圆相切，轨迹如图10所示。
由图知 ，解得
由 得
所以粒子沿环状的半径方向射入磁场，不能穿越磁场的最大速度为 。
（2）当粒子以v2的速度沿与内圆相切方向射入磁场且轨道与外圆相切时，则以V1速度沿各方向射入磁场区的粒子都不能穿出磁场边界，如图11所示。
由图知
由 得
因此所有粒子不能穿越磁场的最大速度
5、圆弧组合型边界
例题：在xOy平面内有许多电子(质量为m，电量为e)从坐标原点O不断地以相同大小的速度v0沿不同的方向射入第一象限，如图12所示，现加一个垂直于xOy平面的磁感应强度为B的匀强磁场，要求这些电子穿过该磁场后都能平行于x轴向x轴正方向运动，试求出符合条件的磁场的最小面积。
解析：不同方向射出的电子的圆形轨迹的半径相同，所有电子在所求的匀强磁场中均做匀速圆周运动，由 ，得半径为 。
设磁场区域足够大，画出所有可能的轨迹如图13甲所示，其中圆O1和圆O2为从圆点射出，经第一象限的所有圆中的最低和最高位置的两个圆，若要使电子飞出磁场平行于x轴，这些圆的最高点应是区域的下边界，由几何关系可以证明，此下边界为一段圆弧将这些圆心连线(图中虚线O1O2)向上平移一段长度为 的距离。即图13乙中的弧ocb就是这些圆的最高点的连线，应是磁场区域的下边界。
圆O2 在y轴正方向的半个圆应是磁场的上边界，两边界之间图形的面积即为磁场的最小面积，如图13乙阴影部分面积。则磁场区域面积
以上通过例题归类分析了带电粒子在不同边界磁场中的极值问题，从中可以看出，主要包括带电粒子在磁场中的运动速度、时间、半径，磁场面积等问题。而定圆心、定半径、定轨迹是解决这类问题的关键，根据运动特点和几何知识准确确定临界条件是重要的思维方法。
三维目标下对“物理中快乐学习”的思考
———课改记录
徐州二中 霍伟东
[论文摘要]:如何在物理教学中把科学的观点、理论传授给同学们，让同学们体验探究的方法与过程，形成科学、愉悦的情感、态度、价值观？快乐学习是首选的方法。愉快能使学生“乐学”,有利于减轻学生的精神负担,促进学生的精神健康和身心发展，从而更有效地达成“知识与能力，方法与过程，情感、态度、价值观”的三维目标。
“知识与能力，方法与过程，情感、态度、价值观”这三维目标随着新课程改革的推进已渐渐为老师们所熟悉，但是如何在日常教育教学中根据物理学科特点，有效提高物理教育教学效果?快乐学习作为一种积极的学习原则,受到也应当受到广大教育者的普遍重视。如何“发挥物理教学过程中的愉悦功能, 从而更有效地达成“知识与能力，方法与过程，情感、态度、价值观”三维目标。本文仅从“物理教学中的快乐学习”这一层面谈谈自己的一些思考。
一、让学生喜欢你——物理老师
师生关系融洽是让学生喜欢你的前提。马卡连柯曾说:“我确信,我们的教育目的并不是仅仅在于培养能够有效地来参加国家建设的那种具有创造性的公民,我们还要把我们所教育的人变成幸福的人。”人非草木, 孰能无情?哪里有成功的教育,哪里就有爱的火焰在燃烧,炽热的情感在升华,物理教学既是物理知识技能的传授,又是师生情感交流的过程,其中蕴含着来自师生双方的极其丰富复杂的情感因素。作为教学对象的学生,他们有着自己丰富的内心世界。物理教学过程中,教师对学生充满尊重、关心和期待,以一颗爱心去包容学生；学生积极的情感回报,当这种情感达到一定程度时,会产生情感的迁移,从而“亲其师,信其道,乐其学”。师生之间情感的健康发展和学生健全人格的形成，可以有效促进学生喜欢你——物理老师，快乐学习。
二、让学生喜欢它——物理学科
尊重学生的主体地位是快乐学习的保证。“施教之法,重在启导。”发挥学生的主体作用, 让学生喜欢上物理学科，离不开物理教师的教学指导,而激发学生学习物理的兴趣则是“导”的关键。我们要让兴趣为快乐引路。
我们可以通过 “设置物理问题”, “展示相关资料”等方法，有效提高学生学习物理的兴趣。在物理教学中教师要根据不同的教学内容设计创设不同的学习情景, 将学生置身一个实际的情境之中,可以激发学生强烈的探究欲望,不仅可以让学生学习相关的物理知识和技能,同时还是对学生知识的运用、判断、观察、思维等素质全方位的提高；同时由于问题的有效解决可以增强学生的自信心和愉悦感，从而进一步激发了学生学习的兴趣。像这类“物理问题”情境的创设可根据要教授的教学内容和学生实际生活经验信手拈来,如“某日,一男子在大街上截住了王奶奶兜售小金佛,只见小“金佛”金光闪闪、做工精细,此男子信誓旦旦说是纯金打制。请你运用你所学习的物理知识帮助王奶奶判断此小“金佛”是否为纯金打制? ”这种问题的设置会让学生对物体的密度知识加深认识,从而对物理知识的运用有更新的探究要求。让学生感受到物理知识和日常生活联系的紧密性，从而激发学生进一步探究学习的兴趣和欲望,使他们感受到学习物理的愉悦性。注重教学与生活实际相结合，就能把学生长期置于有意注意状态，有效地激发和发展学生的学习兴趣，从而促使学生喜欢上物理学科，快乐学习。
三、恰当运用教学手段是使学生快乐学习的可靠途径
生动形象的物理实验和电化教学的恰当使用是使学生快乐学习的可靠途径。做好演示实验和分组实验, 有利于激发学生学习兴趣，快乐学习。学生在最初接触《物理》这门课程时,经常怀着一种望而生畏的恐惧心理,问一句“老师，物理难么？”。如何让学生感受到《物理》是一门有趣而又与生活实际紧密相联的科学是物理教师上好每一堂课必须思考的问题，更是上好第一节物理课的关键。因此,在学习物理知识时教师必须做好相关演示实验；如：在学习“引言”时就可以设计“纸托杯水”、“晴空彩虹”奇景等演示实验, ,让学生感受到学习物理知识的趣味性，解除学生的恐惧心理和畏难情绪，使他们感受到学习物理的愉悦性。学生亲自动手进行分组实验操作,使物理变化重现出来,这有助于培养他们的实验操作兴趣,更有利于培养学生稳定性兴趣和概括性兴趣,从而调动学生学习的主动性和积极性，快乐学习。
不断发展和丰富的电教媒体参与课堂教学活动,有效地改进了教和学的活动方式,使教学信息传递更加生动活泼。学生或在提供的事实、过程中积极讨论思维；或在创设的情境中受到陶冶、净化；从而使教学方法变得灵活多样,教学环境轻松和谐,教学气氛民主、活跃,教学目标便容易实现，进一步促进学生快乐学习。
四、调查、实践, 培养能力是使学生快乐学习的有效手段
开展调查与实践，培养能力是使学生快乐学习的有效手段。为此,在工作中广大物理教师必须利用现有条件,千方百计、想方设法开展调查与实践，开展课外科技活动，培养学生能力。比如,让学生设计“家庭物理小实验,”利用现有的物品完成某一个物理实验；或结合校情、乡情,让学生考察周围环境在近几年来所发生的变化；指导学生通过上网、看电视、查资料等方法查找与生产、生活相关信息等,通过调查、观察、讨论与动手检测等方法,培养学生敏锐的观察力与发现力。从而增加学生学习物理的愉悦性,促使学生快乐学习。
实践证明，只要教师能持之以恒地坚持精心设计教育教学结构，有效运用各种方法，充分发挥物理教学过程中的愉悦功能, 就有利于减轻学生学习物理的精神负担,促进学生的精神健康和身心发展。在物理中的快乐学习可以更有效地帮助学生达成“知识与能力，方法与过程，情感、态度、价值观”的三维目标。
无处不在的力与运动分析
——例谈曲线运动中分析力与运动关系的重要性
Analysis Of Universal Force And Motion
李磊
（江苏省徐州市第二中学 江苏 徐州 221005）
在高中物理中，力与运动的关系是高考大纲中要求学生重点掌握的主干知识，几乎贯穿了中学物理力学和电磁学部分的所有章节，地位十分重要。学生在学习牛顿运动定律这一章时也都会比较重视，但不少学生由于并没有真正理解，所以在学习其他章节时往往就会忽略对力与运动的关系分析，造成只是理解不透，掌握不牢。在学生学习曲线运动、万有引力两章就会很明显的出现上述问题。
高中物理曲线运动、万有引力两章中，圆周运动的向心力及其应用可谓是重点、难点内容，绝大部分学生的体会是学到此处公式增多，变化复杂，难度增加。对于这两章内容，大部分学生的学习策略都是牢记公式和几个模型，遇到问题简单套用。这就造成知识掌握半生不熟，难以理解曲线运动本质。但是如果学生在学习过程中能够认识到该部分内容仍然研究的是力与运动的关系，是牛顿运动定律在曲线运动中典型的应用，这样在掌握起来就会顺利得多。这样才能保持学习牛顿运动定律思维方式和解题方法上的连续性，而不会感觉这两章内容来得突然，掌握起来感觉特别难。
例如对于向心力公式， ，很多学生只是死记硬背下来，到具体问题中的应用仍是束手无策。如果能认识到关于向心力的问题仍然研究的是力与运动的关系，那么解题思路就很容易能找到。
例1 如图1所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A．球A的线速度一定大于球B的线速度
B．球A的角速度一定小于球B的角速度
C．球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D．球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力
这个题目在一次测验中，很多学生都错误的选择了BC两个选项，究其原因，都是没能分析研究对象的受力情况，从力与运动的关系认识这个问题。如果我们分析一下两个小球的受力情况，就会发现两个小球受力情况一样，合力相同，提供小球运动的向心力。再根据向心力公式很容易可以得出正确选项是A。从跟学生的交流中发现，虽然这个问题中受力分析并不难，绝大多数学生都能分析出来，但却只有很少的学生能够有意识的从分析受力入手，通过研究力与运动的关系来解决这个问题。可见学生在学到曲线运动时还不能认识到这一章是力与运动关系的延续，遇到问题仍然需要分析受力，研究力与运动的关系，这一点需要老师在教学过程中不断加以强化。
再例如，在学到竖直面上的圆周运动时，会得到一个重要的推论 ，物体在竖直平面内做无支撑的圆周运动时，如绳子拉小球在竖直平面内运动，物体通过最高点时，如果绳子的弹力为零，这时向心力最小值为物体受到的重力，即 ，整理可得此时的速度 ，称为竖直平面内圆周运动的临界速度，是物体能够在竖直平面做圆周运动的最小速度。
但是很多学生只记住了这个结论，并没有理解这个结论背后的力与运动的关系，在实际问题中胡乱套用造成错误。
例2 如图2所示，沿水平方向有一匀强电场，在该电场中，用不可伸长的长为L的绝缘细绳一端拴一个带正电小球，另一端固定在O点。已知带电小球所受重力是其受电场力的 倍，且小球恰能在平行于电场方向的竖直平面内做圆周运动。求小球在最低点A处速度的大小。
对于这个问题，一部分学生给出了下面的解答过程。
因为小球恰能在平行于电场方向的竖直平面内做圆周运动，所以在最高点B点的速度 ……………………………………………………………（1）
小球由A点运动到B点， ………………………………（2）
所以小球在最低点A处速度 。
产生上述错解的原因就是没有分析清楚小球的受力情况，错误的认为只要小球能够到达最高点B点就能在平行于电场方向的竖直平面内做圆周运动，胡乱套用 。要解决这个问题，还要从分析小球受力入手，搞清楚上述公式的真正含义。
仔细分析不难得到，要保证小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，必须是当小球速度最小时，也就是所需向心力最小，此时绳上的拉力最小为零。此题中，要保证小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，必须是小球的重力与电场力的合力在指向圆心方向上达到最大，并且刚好提供运动过程中的所需要的最小的向心力，此时，绳上的拉力为零。所以小球在运动过程中，最小速度不是出现在在最高点B点，而是出现在重力与电场力的合力方向的反向延长线与圆周的交点C点，如图3所示。
所以正确的解法应该是：
设∠AOD为θ，则tanθ＝ …………………………………………………………（1）
所以θ=53°
小球受到的重力与电场力的合力F ＝ ………………………………………（2）
设小球在C点时速度为vC,由圆周运动规律得： ………………………………（3）
所以 ………………………………………………………………………………（4）
球由A点运动到C点，则 ………………（5）
解得： 。
在学习万有引力定律一章内容时，由于公式多，学生在学习过程中也常出现忽略分析力与运动关系的问题，致使在解决一些问题时，学生更是感觉困难，甚至感到无从下手。更需要老师正确引导，不断强化从力与运动的关系来认识、分析问题。
例3 一颗正在绕地球转动的人造卫星，由于受到阻力作用则将会出现（ ）
A．速度变小 B．动能增大
C．角速度变小 D．半径变大
这是一道常见题，也是初学者犯错率很高的题目，好一些的学生会得到如下错解：当卫星受到阻力作用时，由于卫星克服阻力做功，故动能减小，速度变小，为了继续环绕地球，由于卫星速度 可知，v减小则半径r必增大，又因 ，故ω变小，可见应该选A、C、D。还有不少学生甚至无从下手，只得凭感觉答题。
出现上述问题，其原因就是没能正确理解在人造卫星问题中力与运动的关系，死套公式。
首先对于向心力公式 ，我们可以这样理解，F为运动物体实际受力在指向圆心方向的合力，在这里它的作用是提供向心力， 为做圆周运动的物体所需要的向心力的量值。
当运动的物体所需要的向心力 与外力提供的沿半径方向的合力恰好相等，物体能做匀速圆周运动。当外力在指向圆心方向的合力大于运动物体所需要的向心力 ，物体就要离开原来的圆轨迹向内部做向心运动。当指向圆心方向的合力消失或指向圆心方向的合力小于运动物体所需要的向心力 时，物体向外部做离心运动。
按照上述分析，我们从力与运动的关系解决上述问题，就会避免出现上述错误。当卫星受到阻力作用后，由于卫星克服阻力做功，故动能减小，速度变小，运动物体所需要的向心力 变小，万有引力 提供的向心力就会大于运动物体所需要的向心力，物体将会做向心运动，故r减小。由 可知，v要增大，动能、角速度也要增大。可见只有B选项正确。
在新课程标准中，明确提出了中学物理教育既要让学生学习系统的物理知识与技能，又要训练学生科学的思维方法的要求，象力与运动的关系这样的内容，既是高中物理的主干知识，又是研究物体运动的主要方法，要让学生能够充分认识到它的重要性，就需要教师在教学过程中不断通过各种途径加以强化，只有这样才能让学生在分析问题时少走弯路，才能让学生真正学会物理。
物理极值的常见解法例析
朱述钧（江苏省徐州市第二中学） (221200)
求解极值问题是中学物理的一种常见题型, 它对考查学生的知识掌握情况, 数学知识的迁移能力, 分析推理和应用能力有较大的帮助, 也是历年高考的一大热点题型.通过对大量这类题目解法的分析, 不难发现, 求解极值的常见解法可概括为物理法、代数法和几何法.下面举例说明之.
一、 物理法
即通过对物理过程的分析, 应用相关的物理概念和物理规律进行定性的逻辑推理, 找出物理量具有极值的隐含条件, 根据条件列方程求解.常见这类条件有以下几种类型：
1、 当a=0时, 速度具有最大值；
2、 约束力（如接触面的弹力, 绳的张力）为0, 某些物理量达到极值；
3、 当速度为0时, 位移达到最大值；
4、 相对速度为0时, 某些物理量达到极值；
5、 当感应电动势e=0时, 通过回路的磁通量的绝对值出现极值；
6、 在振荡电路中, 当i=0时, 电量有极值；当q=0时, 电流有极值等.
例1 空间存在充分大的正交的水平匀强电场（场强为E）和匀强磁场（强度为B）, 足够长的绝缘直杆水平放置, 与电场平行, 如图1所示, 一带正电的圆环（质量为m, 电量为q）套在杆上, 从静止开始运动, 若杆与环之间的摩擦因数为, 计算环在运动过程中的最大加速度和最大速度.
分析与解：小环由静止运动后, 做变加速运动, 受力如图2所示, 物理关系可表示为：
当约束力N=0时, 有最大加速度 , 此后小环继续加速, 受力如图３所示, 物理关系可表示为：
当加速度a=0时, 速度达最大.
由 得：
例2 已知如图所示, LC振荡电路中电容器极板1上的电量随时间变化的曲线如图示, 则：
A a、c两时刻电路中电流最大, 方向相同
B a、c两时刻电路中电流最大, 方向相反
C b、d两时刻电路中电流最大, 方向相同
D b、d两时刻电路中电流最大, 方向相反
分析与解： 在振荡电路中, 当q=0时, 电流最大, 所以A 、B错, 并且b、d两时刻的放电过程相反, b为正向放电刚结束, d为反向放电刚结束, 故电流方向相反, D正确.
二、 代数法：
代数法指的是通过利用物理规律列出方程, 求出某个物理量的数学表达式（即待求量关于自变量的一个函数解析式）, 然后利用相关的数学知识求出它的极值.常用到的代数知识包括：①定积求和、定和求积；②一元二次方程；③三角函数等等.
例3 如图所示, 套在很长的绝缘直棒上的小球, 其质量为m, 带电量为＋q, 小球可在棒上滑动, 将此棒竖直放在互相垂直, 且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中, 电场强度为E, 磁感应强度为B, 小球与棒的动摩擦因数为μ, 求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度？（设小球电量不变）
由牛顿第二定律得
竖直方向：
水平方向：
当 时, ；
当 时, ；
例4 如图, AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨, 两导轨间的距离为L, 导轨平面与水平面的夹角为θ, 在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场, 磁感应强度为B, 在导轨的 AC端连接一个阻值为 R的电阻, 一根质量为m、垂直于导轨放置的金属棒ab, 从静止开始沿导轨下滑, 求此过程中ab棒的最大速度.已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ, 导轨和金属棒的电阻不计.
解析：ab沿导轨下滑过程中受四个力作用, 即重力 , 支持力 、摩擦力 和安培力 , 如图所示, ab由静止开始下滑后, 将是 , 所以这是个变加速过程, 当加速度减到 时, 其速度即增到最大 , 此时必将处于平衡状态, 以后将以 匀速下滑
① ② ③
对ab所受的力正交分解,
由①②③可得
以ab为研究对象, 根据牛顿第二定律应有：
ab做加速度减小的变加速运动, 当 时速度达最大
因此, ab达到 时应有： ④
由④式可解得
三、 几何法
几何法是指通过几何知识与物理规律的有机结合, 来帮助解题, 常用的几何知识有物理图像, 矢量三角形, 几何关系等.
例5 一质量为m的滑块（可视为质点）, 以速度 滑上静止小车B的左端, 小车质量为M, 滑块与小车之间的动摩擦因数为 , 水平面光滑, 欲使A不至于从B上滑下, 小车至少多长？
分析与解： 作出滑块A与小车B的 图, 由图上不难看出, 小车长L至少应等于图中的阴影三角形的面积,
①
由动量守恒得： ②
对B应用动量定理得： ③
由①②③解得： L=
例6 一带正电的小球质量为m, 电量为q, 从O点以与竖直方向成 的初速 开始运动, 欲使小球沿 方向作直线运动, 所加匀强电场场强E至少多大？沿何方向？
分析与解： 小球能沿 方向作直线运动, 其合外力必沿 方向, 小球受重力和电场力作用, 作出力的合成平行四边形, 由图易知, 只有当电场力F与合外力方向垂直时, 才有最小值
此时场强沿与水平方向成600斜向上.
例7 一带电粒子, 质量为m, 电量为q, 以平行于x轴的速度v从y轴上的a点射入图中的第一象限所示的区域, 为了使该质点能从y轴上的a点以垂直于ox轴的速度射出, 可在适当的地方加一个垂直于xoy平面的磁感应强度为B的匀强磁场, 若此磁场只分布在一个圆形区域内, 试求这圆形磁场区域的最小半径.（不及粒子重力）
分析与解： 质点在磁场中, 受洛伦兹力作用, 作匀速圆周运动, 半径为 , 根据题意质点在磁场区域中的轨道是半径为R的 圆弧（虚线所示）, 这段圆弧应与入射, 出射方向相切, 所以与这两条虚线均相距为R的 点就是轨迹圆的圆心, 即图示虚线上的M、N点就在所求磁场区域的边界上.
由几何知识, 在通过M、N两点的所有圆周中, 最小的一个是以M、N连线为直径的圆周, 所以本题所求的圆形磁场区域的最小半径 ,
所求磁场如图中的虚线所示.
以上分析了求解极值的几种常见解法, 教师在教学过程中如能有目的、有计划的对学生加强这方面的训练和总结, 它对培养学生解综合性问题, 锻炼逻辑推理能力将是大有益处的.
高中物理情境教学探讨
朱述钧
（徐州市第二中学，江苏 徐州 221000）
一、创设问题情境，激发学生的学习兴趣
思维是从问题开始的，在物理教学中，物理教师要充分利用学生好奇心强的心理特点，有意识地创设良好的问题情境，创设解决问题的矛盾冲突，激发学生探索的兴趣，让学生用自己的头脑去发现解决问题的办法，从而做好学生的引导人。问题情境的设置应该是一个连续的、完整的过程，不断激发学习动机，使学生一直处于思考的状态中，最终获取新知识。例如在讲解“电阻定律”中关于导体电阻的大小与哪些因素有关问题时，物理教师可以提出以下问题:(1)导体电阻的大小可能与哪些因素有关?试根据己有知识进行猜测。(2)导体的电阻与各相关因素的关系可能如何?试猜测。(3)如何通过实验确定导体的电阻和长度、横截面积、材料的关系?试设计实验电路。(4)在检验导体的电阻与各相关因素的关系时，实验条件应怎样进行控制?(5)由本实验可以看到，对多因素的问题，要通过实验确定各个因素的作用，其基本方法是什么?再例如学了牛顿运动定律之后，教师可以设计如下问题:“据报道，某民航公司一架客机，在正常航线上做水平飞行时，由于突然受到强大竖直气流作用，使飞机在20s内下降高度3200m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，假设这一运动是匀变速直线运动。试计算:(1)飞机在竖直方向产生的加速度多大?方向如何?(2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重几倍的拉力才能使乘客不脱离座位?(3)未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能伤害的是人体的什么部位?这些问题不仅新颖、新奇而且还熟悉简单、直观生动，使学生入手容易，学生思维和创造的空间较大。
二、利用物理实验，创设实验探究情境
物理是一门以实验为基础建立起来的自然学科，要使学生学好物理就必须重视和加强实验教学。受应试的束缚，为节省时间和精力，出现了做实验不如讲实验，讲实验不如背实验，背实验不如写实验的做法，即使真正来做实验，也是教师在讲台上示范，学生在实验桌上依葫芦画瓢。这种教学安排，学生没有或很少动脑筋。新课程大力倡导开展实验探究活动，恰当的实验情境不仅有助于学好物理知识，而且提高学生的实验探究能力。例如在探究电磁感应的产生条件时，教师在视频展示台上演示实验:将线圈、灵敏电流计组成串联电路。然后把条形磁铁插入、停止和拔出线圈，学生观察灵敏电流计的指针变化，教师出示实验实物连接图，并提出实验要求。学生连接实验电路图后实验，通过实验寻找电磁感应现象产生的条件。学生汇报实验中的发现，探讨灵敏电流计指针偏转的原因。让学生继续验证楞次定律，辨认线圈的缠绕方向并让学生明确接线柱与线圈的联接方式。让学生思索干电池的作用，找出流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向间的关系。测定时，请学生注意电流计不能通过大电流，以免损坏。将条形磁铁用不透光的纸包起来，然后将任一端(不知极性)插入线圈内，或从线圈中抽出，并同时观察电流计指针的偏转方向。再根据楞次定律，判定磁铁插入或抽出线圈的一端是N还是S极。打开纸包看判断是否正确，如不正确，检查错在哪里?写出判定步骤。课后思考：①当条形磁铁静止不动时，在电路中能否产生感应电流?应怎样操作?是否也符合产生感应电流的条件?感应电流的方向能否由楞次定律判断得出?②探讨感应电流的大小与哪些因素有关?
三、运用多媒体手段创设情境
随着计算机技的迅猛发展，原本枯燥的物理教学变得丰富多彩。运用多媒体进行物理课堂教学，能够充分展示所描述的物理情景，呈现物理过程。物理教学中一些现象，比如弹簧、静电、向心力等在实际中的各种应用，若单凭教师口述、挂图和板书，学生无法获得生动形象的感性认识，而在多媒体技术的支持下，用图片、声像文件演示，展现传统教学无法展示的连续过程的演变，形成鲜明逼真的动态效果，将生活中的物理现象以及物理过程生动形象地展现于学生眼前，能很好的调动学生的学习兴趣。在这样的情境中教学，有利于学生在原有思维方法的基础上，发挥想象力，正确认识物质的结构。如在上《能源与环境》一课时，播放几段有关能源紧缺和环境破坏导致生态失去平衡的录像片段，使学生明显感到能源开发的紧迫性和保护环境的重要性，而这一点仅凭教师的言教是不可能引起学生的共鸣的。例如分析平抛运动的特点时，教师提问:在空中匀速向前飞行的飞机投下一箱救灾物资，箱子在空中的轨迹如何?(学生推断出轨迹是一条曲线。)然后，教师播放flash动画，并提问:如果在理想情况下(不考虑空气阻力)，箱子在水平方向和竖直方向的运动有什么特点?学生利用学过的力和运动的关系，提出猜测: 箱子在水平方向有初速度，但不受力，所以做匀速直线运动;在竖直方向初速度为零，只受重力作用，所以做自由落体运动。例如教师放映一段柯受良飞跃布达拉宫的视频，然后提问:汽车从最高点到着地这段过程能否看成平抛运动?教师先让学生自主思考，再组织小组讨论，最后全班同学得出了一致结论:因为只受到重力的作用所以水平方向的速度应保持不变，而竖直方向速度为零，所以过最高点后的运动可以近似地看成平抛运动。然后教师用多媒体展示一张汽车过最高点后的模拟照片，请学生用此照片分析并求出这次飞越过程中的水平分速度。
四、联系生活生产实际，创设教学情境
贴近生活、贴近社会，是物理新课程的一个重要理念。生活中有很多实际问题中蕴含着物理知识，这就要求我们在物理教学中结合这些实际问题，注重创设真实的情境，让学生尽可能地看到实物，利用生活、生产和自然现象，从学生感兴趣的事物出发，把物理教学与学生生活实际联系起来，在实践中感受物理、体验物理，通过自己的思考来获得真实的知识，寻求解决问题的途径和方法，如荡秋千、高台跳水、蹦床等现象中涉及“变力做功”问题等等、如研究菜刀上的力学知识、研制“水火箭”等实践活动等。有利于调动学生的学习积极性和主动性，使学生感到生活中处处有物理，感受物理对人类社会的进步和人民生活质量的提高所发挥的重要作用。例如教师在讲解自由落体运动时，师:这里有一张十元的纸币，我请同学上前边来配合我做一个小游戏。（叫一位同学来到教师面前）教师用手抓住纸币的上端，同学的手位于纸币的中部，当看到教师松开手的时候，立即捏住它，如果捏住了，书签就属于他的了。老师释放纸币，学生没有捏住纸币。(课堂气氛热烈)、师:好，谢谢参与!还有谁愿意参与?又来一位同学，老师重复实验，结果还是没有捏住纸币。刚才的游戏说明了一个问题，人从看到释放纸币的动作信号，到最终发出捏住纸币的动作信号需要一定的时间，这个时间称为人的反应时间。每个人的反应时间是不一样的，学生有急于知道自己的反应时间以及测定反应时间的原理，由此激发了学生的求知欲望。
总之，在高中物理教学中开展情景学习不仅是可能的，而且是必要的。高中物理教学应尽快与新课程接轨，改变物理难教，物理难学的现状。
