人教版高中物理课本几幅插图探讨

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1、人教版高中物理课本几幅插图探讨摘要:本文主要针对现行人教版高中物理课本若干插图，结合自身的教学实践进行了思考．对其附带的简单结论，作出较为深入的讨论．关键词:高中物理　插图　探讨引言全日制普通高级中学教科书（必修加选修）物理（以下简称现行教材）几幅插图很值得我们思考，对它们的进一步讨论有助于我们更好的分析问题，提高解决问题的能力，现作一推敲。图1一、蛋碎瓦全？瓦碎蛋全？高一课本在学习《动量定理》时以《绪言》中图0-1“蛋碎瓦全？瓦碎蛋全？”实验作为一个具体应用动量定理的实例，如图1教师用铁锤迅速地砸到瓦片上，击碎了瓦片，并且铁锤速度在作用后为零。而放在

2、海绵上的4个鸡蛋安然无恙，我们称为“瓦碎蛋全”。一般解释：由于铁锤和瓦之间作用时间很短，记作用时间为△t(10-2s数量级)，对铁锤运用动量定理：△p=F·△t,F=△p/△t,由于作用时间很短，故F很大，根据牛顿第三定律，瓦片受到的作用与F等大反向，即=-F，也很大，对于瓦，在巨大的冲击力作用下碎了，这是“瓦碎”的原因。而鸡蛋由于放在海绵上，缓冲的时间很长，产生的力小，故鸡蛋安然无恙。这是“蛋全”的原因。砖块质量对实验有影响吗？而且对于鸡蛋，在这里有两个过程：打击和缓冲过程，在哪个过程容易碎呢？为了回答这些问题，本人对本实验进行了进一步思考：（一）、

3、打击过程：对瓦片，砖块，书本，蛋组成的系统研究，质量为M。受力FNmgF1图3FNMg图2分析如图2所示，系统受力包括重力Mg,铁锤对系统作用力，以及海绵支持力FN（由于打击时间很短，海绵不发生形变），即FN=Mg由牛顿第二定律：Ma=+Mg-FN=,系统加速度：a=对鸡蛋进行隔离，受力分析如图3所示，鸡蛋受到重力mg，海绵支持力FN，系统其他物体对它的作用力为F1，有：6=M0MF1图4很明显在打击过程中（△t时间内），鸡蛋受到的作用力是关于M的函数：形如（a>0,c>0均为常数），当，时函数取最大值，即时，取最小值（图4），由图象可知：区间上随M增

4、加而减小；在区间上随M的增加而增加。考虑到实验中的很大，故区间，是减函数。所以打击时若把质量较大的砖块换成木块的话，鸡蛋受到的作用力将会增大，可能会使“蛋碎”；在本实验中，为了保证“蛋全”，在不直接压碎蛋的情况下适当多放砖！而且容易得到：。（二）、缓冲过程：设缓冲时间为t（多次），明显△t<

5、于回旋加速器回旋加速器作为高考热点不断在各种参考资料上出现，但很多资料在画示意图时容易犯一个错误，把回旋加速器中的带电粒子的半径增量画成等间距。现行教材第二册第十六章第六节中关于回旋加速器的插图很标准，但没有说明为什么带电粒子半径增量引起的间距越来越小（如图5所示），使得引起误会。现作证明：在极板的中间粒子源发出一个带正电的粒子，被极板缝隙间电场加速，加速过程电场力对粒子所做的功为W，从而以速率v06垂直进入匀强磁场，以后每次由极板A进入极板或从进入A，电场力对带电粒子所作的功为2W。由动能定理得：W=mv02-0——(1)2=mv12-mv022=m

6、v22-mv12………2=mvn2-mvn-12，将以上各式相加整理得：Vn=——(2)由（1）式得：V0=代入（2）式得：Vn=V0——(3)带电粒子在磁场中作圆周运动，由洛仑兹力提供向心力可得：图6R=。由于m、q、B为定值，所以R∝V，根据（3）式得Rn=（R0为V0对应的半径）△R=Rn–Rn-1=(-)R0——（4）由（4）式可知：回旋加速器中的粒子半径增量△R不均匀，并随着粒子速度的增大而减小，且当R→∞时，△R→0。从以上的证明中可知，当带电粒子的速度达到一定值时，粒子轨道几乎重合，这也便成了粒子的能量仅能达到20MeV的另一个理由了。图

7、7三、关于电磁场方向与能量传播方向关系图8现行教材在《电磁场》一节中有一幅反映电磁场方向与能量传播方向关系（变化的电场产生磁场）的教学插图（图6）。我们知道变化的磁场产生的电场方向可以通过楞次定律来判断，那么变化的电场产生的磁场方向怎样判断？6众所周知，电磁场是一个统一体，在电磁波传播的同时伴随着能量的传播。根据玻印亭矢量（能流密度矢量）与电磁场的关系S=E*H=1/u0)E*B就可以知道空间某一点的能流密度矢量的方向与该点的电场、磁场方向成右手螺旋系。因此，在已知S、E、B三矢量中任二者的方(向时，就能判断出图9另一矢量的方向。在一般电路中我们可以很

8、容易地判断出能流密度矢量S的方向。（如图7）图10在一般的简单电路中，电路周围的电场方向如图8