勇于面对学生的"问难"——一个教学案例引发的思考

在上“磁场”习题课的时候，碰到这样一个题目：三个相同的带电小球1、2、3，在重力场中从同一高度静止开始下落．其中小球1通过一个附加的水平方向的匀强电场；小球2通过一个附加的水平方向的匀强磁场；小球3不通过附加场，自由下落．设三个小球落到同一高度时的动能分别为E1、E2、E3，忽略空气阻力，则     

竖直平面内“ 轻绳模型”的运动规律研究

利用理论研究与“ 仿真物理实验室”实验验证相结合的方法, 研究了竖直平面内的“ 轻绳模型”这一重 要的单轨道模型问题, 分析了小球速度、 加速度图像和规律, 研究得到了小球不能完成完整圆周运动的初速度条件; 小球做完整的竖直平面内圆周运动的初速度条件; 小球沿圆弧“ 轨道”返回的初速度条件; 小球离开圆弧“ 轨道”做 斜抛运动的最低点初速度条件以及斜抛运动的速度大小和方向; 阐述了小球从最低点水平方向出发经圆弧上某点 斜抛运动后能返回初始点的初速度条件; 并给出落点在最低点( 出发点)左右两侧侧圆弧上的初速度条件     

谈2011年高考全国理综卷中的一道命题——带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在电磁场中的运动是高考的一个重要内容,因为该理论经常被用到现代科技和生产生活中．高考试题主要考查学生对带电粒子在电场中和磁场中的受力分析及对物体运动情况的判断．试题经常以电场和磁场叠加的形式出现,也就是所谓的“复合场”．2011年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试Ⅱ卷第25题考查的就是带电粒子在复合场中的运动．但该题没有考虑清楚实际的物理情境,在电场的边界模型上出现了问题．     

为什么带电粒子的磁偏转角总大于电偏转角——对一道复合场题目的再分析

通过对一道带电粒子在复合场中运动题目的深入研究发现了一个有趣的结论,并运用两种方法对这个结论进行了验证.     

空气中普通小球的非高速竖直上抛运动的研究

文章首先证明了对于通常材质、大小、初速度(非高速)的实心小球在空气中的竖直上抛运动,将空气阻力系数C_D取作0.42完全可行。文章将空气阻力看作速度的二次函数,采用传统的研究思路,逐步推导出普通小球在空气中做非高速竖直上抛运动的运动学方程,进而推得小球上升的时间和最大高度,以及小球下落的时间和落地速度。分析结果发现,小球的上升时间小于下落时间,更小于没有空气阻力时的上升或下落时间;在相同的初速度下,同质实心较大球的运动受空气阻力的影响要小一些;而当初速相同,密度与半径的乘积也相同时,材质、大小均不同的实心球却具有相同的上抛运动。文章还以1cm半径的实心小铁球为例,计算并作出各运动特征参量随初速度的变化曲线,以及在数个不同的初速度下小球的位移随时间的变化曲线。结果发现,初速度越大,小球的运动越偏离理想的无空气阻力情形。文末对一些可能的干扰或误差因素进行了简要的概述。     

绳系小球上升最高点速度参数的设置

在高中阶段学生所学习的曲线运动中,竖直面内的圆周运动比较典型、综合的运动,其运动过程存在较多变数和不确定性.绳系小球或者单轨光滑内侧的物体在竖直面内的圆周运动,是学习圆周运动知识过程中一个难点.其中的变数和不确定性是由设置竖直面内最低点的速度大小不同所决定的.不同的速度大小就会有不同的运动过程,比如是一般的摆动、完整的圆周运动还是圆周运动与斜上抛运动结合,求解最大高度时的方法大不相同.下面通过分析例题,总结求最大高度的方法,讨论不同难易度的题目应如何设置最低点的速度大小.     

滚摆运动的动力学分析

滚摆是力学中演示能量转换、机械能守恒广为使用的实验装置演示时,先把滚摆悬线缠紧在滚摆轴上,使滚摆轴心上升到距最低点h的高度后下落．滚摆在重力作用下竖直下落的同时,在悬线拉力作用下绕滚摆轴线转动．滚摆下降至最低点后,做竖直向上的运动和绕轴的转动,直到下落前的高度h处(因空气等阻尼,实际稍低于h)．本文试对滚摆运动进行动力学分析．     

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析

用落球法测量η实验中小球下落速度的辨析张兆钧（西安交通大学物理系７１００４９）测量液体的粘滞系数有多种方法，落球法是其中一种．它适用于粘度较大，有一定透明度的液体，这种方法需要测量小球在盛有液体的圆管内匀速铅直下落时的速度．由于小球在下落运动时，受到...     

用智能手机App Video Physics研究竖直平面内的圆周运动

本实验用智能手机App Video Physics追踪小球在竖直平面内做圆周运动的情况,研究了不同质量的小球从同一高度静止释放到达最低点的速度关系,研究了从不同高度静止释放小球的速度与运动轨迹之间的关系,计算了小球在圆形轨道上运动时的向心力、角速度,以及当小球与圆形轨道等高静止释放时小球的脱离点速度.     

落球法测液体黏度的深入研究

利用流体力学的知识对小球下落计时起点的确定进行理论推导, 并给出了达到终极速度之前小球运动 的距离与速度之间的函数关系, 以及不同半径的小球达到终极速度时其半径与下落距离的关系     

带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动规律的研究

先通过牛顿运动第二定律推出带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动的微分方程组,再利用数学软件Maple解出方程组的解析解,对解析解的进一步分析证明带电粒子在运动过程中加速度大小不变,最后通过Maple对解析解进行数值模拟,得到了带电粒子在复合场中的5种常见的运动轨迹.     

测量η实验中对小球和液体选择的理论分析

本文导出了小球在液体中下落的运动方程，并从理论上指出了测量粘滞系数实验中应怎样选取小球和液体以提高η的测量精度．     

流体的粘滞阻力对物体运动的影响

力学中有求解物体在流体介质（如空气和水）中运动的问题,如船在水中的运动,小球在空气或水中下落时的运动等．在这类问题中,什么情况下流体的粘滞阻力可以忽略,常使学生产生疑问,而教师又很少解释清楚．下面以小球在流体介质中下落力例,讨论粘滞阻力对物体运动的影响．     

离子旋涡——带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动在日常生活中学生难得一见；阴极射线管能很好地向学生展示电子在磁场和电场中的运动．但要演示电子在复合场中的运动时，阴极射线管在操作上存在困难，我们设计的这一实验操作简单、现象明显、说服力强，能很好地向学生展示带电粒子在复合场中的运动．     

带电粒子在复合场中的运动问题

带电粒子在复合场中的运动能很好的考查学生分析和解决问题的能力,因此它是历年高考的热点,但对于学生来说,往往又是难点. 一般的在重力场,匀强电场及匀强磁场共同构成的复合场空间,带电粒子所受的重力,电场力为恒力;洛伦兹力的决定因素比较复杂.带电粒子在复合场中做什么运动决定于带电粒子所受的合力及初速度.因此在处理复合场中的问题时要把受力情况和运动情况结合起来看. 带电粒子在复合场中的运动主要考虑三种情形:(1)直线运动:(2)竖直平面的匀速圆周运动;(3)复杂的曲线运动(非匀变速曲线运动等).     

初速度对测定黏滞系数的影响

利用斯托克斯公式对小球从不同高度h下落进入液体中的初速度v0与达到匀速运动时的平衡时间t0和运动距离s0的关系进行了详细的推导，给出了不同高度h下的平衡时间t0和运动距离s0的公式和曲线．     

带电小球在复合场中运动情形分析

对带电小球在复合场可能运动进行了分析并给出了典型例题.     

带电粒子在电场中做锥摆式运动的分析

对在点电荷的电场中作匀速圆周运动的带电粒子，在加上一匀强电场后运动状况的复杂性进行分析，并阐述了要使该粒子作锥摆式运动的条件。     

标准答案引起的对教育理念的反思

【题目】（2008年高考全国理综试卷第24题）图1中滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动．小球与滑块上的悬点O由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为l0．开始时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块均静止．现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚好被一表面涂有黏性物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,当轻绳与竖直方向的夹角θ=60°时小球达到最高点．求：     

自制验证动量守恒实验的"落地"接应槽

1 问题的提出 在高中物理分组实验中,验证动量守恒定律非常重要,所用的器材如图1所示． 实验时两个小球离开实验槽“落地”后则满地滚．学生要找小球耽误时间．此外小球下落打在复写纸上时通常又弹跳起来再次“落地”,