高二教學(xué)論文物理學(xué)史與習(xí)題教學(xué)

1、物理學(xué)史與習(xí)題教學(xué)陳新傳一、問題來由物理學(xué)的科學(xué)史中有無數(shù)的優(yōu)秀科學(xué)家的事例，他們激勵(lì)了一代又一代的學(xué)習(xí)者，他們的事跡給與學(xué)習(xí)者在人格品質(zhì)方面的發(fā)展做出了榜樣。高中物理內(nèi)容帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題是物理學(xué)習(xí)及物理高考中的重要內(nèi)容。一直以來，問題的提出總是以物理概念化的知識(shí)出發(fā)，習(xí)題中難于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及提高學(xué)生的積極性。在習(xí)題教學(xué)中，通過結(jié)合物理學(xué)史的方式來提供習(xí)題的背景有利于聯(lián)系實(shí)際，突出物理學(xué)的實(shí)效性。二、問題ABCD 居里夫人是世界最偉大的科學(xué)家之一，在放射性的研究方面取得了卓越的成就。居里夫婦在濕冷的環(huán)境中通過處理了數(shù)十噸瀝青礦殘?jiān)?，歷時(shí)年才提取到01g氯化鐳。居里夫人后來獲得

2、了1903年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和1911年的化學(xué)獎(jiǎng)。為紀(jì)念自己的祖國波蘭，她命名所發(fā)現(xiàn)的放射性元素之一為釙（原子核符號(hào)為Po），釙在放射時(shí)放出某種粒子X后，形成新的原子核Pb。 如果該放射源放在一個(gè)正方形ABCD的帶有小孔O的容器內(nèi)，容器的邊長為L，如圖所示。粒子以不同的速放射源O度從AB邊的中點(diǎn)O處的小孔豎直向上射出，進(jìn)入一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域足夠大，容器內(nèi)無磁場(chǎng)。若有一粒子的速度大小為v0的恰好打在A點(diǎn)。 求：1、試寫出該核反應(yīng)方程，并判斷是何種衰變。2、則這種粒子的電量與質(zhì)量之比（即比荷）是多少？3、如果有一粒子恰好打在D點(diǎn)則該粒子的速度多大？4、試說明出O孔的粒子能否直接

3、打到DC的中點(diǎn)。5、如果粒子碰撞到ABCD各邊上時(shí)不損失機(jī)械能，且粒子所帶電量不變，按圖示的軌跡運(yùn)動(dòng)，則從小孔中射出的粒子速度多少時(shí)恰好能夠回到O孔？回到O孔的時(shí)間是多少？三、解析1、根據(jù)核反應(yīng)方程書寫規(guī)則： Po Pb +He2、帶電粒子垂直AB邊射出進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)如圖中所示，粒子受洛侖茲力提供向心力,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由：Bqv =m R= 則=ABCD oM 放射源3、 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子到達(dá)D點(diǎn)，軌跡如圖所示，圓心在AB的連線上。OD連線是圓的弦，做OD的垂直平分線與AB連線的交點(diǎn)即為圓心M，與OD交點(diǎn)記為N。軌跡如圖中所示。利用幾何關(guān)系：OD= = OM=R根據(jù)洛侖茲力提供

4、向心力則 R= =50 4、由于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，出O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)圓心只能在AB連線的左側(cè)。假設(shè)粒子能夠直接到達(dá)CD的中點(diǎn)O，則OO的連線是圓的弦，而其圓心位于弦的垂直平分線上，顯然不在AB的連線上。即粒子不可能到達(dá)CD的中點(diǎn)。 ABCD oM 放射源 5、粒子若想回到O孔，則粒子有最大速度的軌跡如下圖所示。 就是粒子做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)。 由R=，則=20因粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期有： T=2= 最小時(shí)間：t=4T=3T=四、發(fā)散分析本題第5問如果去按圖所示軌跡運(yùn)動(dòng)的條件，求解結(jié)果又會(huì)怎樣呢？要注意這時(shí)會(huì)出現(xiàn)周期性的問題，需要數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用。五、教育價(jià)值 問題是通過聯(lián)系物理科學(xué)史實(shí)而引出的，

5、給學(xué)生提供了較自由輕松的認(rèn)知氛圍。新課程要求教學(xué)在三維目標(biāo)上都有所體現(xiàn)，尤其是情感、態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)要加強(qiáng)。對(duì)于習(xí)題課的教學(xué)，通常重視其推理性及思維能力的較多，學(xué)生易產(chǎn)生學(xué)習(xí)倦怠。問題的連接開放性有助于學(xué)生全面的能力提高，問題可設(shè)及到物理學(xué)知識(shí)的范圍較大，從原子核物理到粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。數(shù)學(xué)能力要求也較高，要有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)推理及幾何作圖能力，空間分析能力要求較高。六、問題拓展物理學(xué)的發(fā)展對(duì)科學(xué)及生活的各個(gè)方面有重大影響，尤其是能讓學(xué)生從社會(huì)發(fā)展的眼光及科學(xué)內(nèi)在精神的角度來認(rèn)識(shí)物理學(xué)知識(shí)。比如在學(xué)習(xí)光學(xué)中的棱鏡色散問題時(shí)，可以聯(lián)系牛頓對(duì)光學(xué)的研究進(jìn)行問題設(shè)置；在學(xué)習(xí)萬有引力定律時(shí)，通過聯(lián)系開普勒及牛頓科學(xué)研究過程進(jìn)行設(shè)計(jì)問題；在核物理的習(xí)題教學(xué)上可引入核物理研究中的一些科學(xué)史實(shí)，進(jìn)行核反應(yīng)方程及核能釋放的總是求解；在量子