经典物理受力分析

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1、难点之八带电粒子在电场中的运动一、难点形成原因：1、山于对平抛运动规律、牛顿运动规律、匀变速运动规律的理解不深切，导致研究带电粒子在电场中的运动规律时，形成已有知识的'负迁移'和'前摄抑制'，出现了新旧知识的干扰和混淆。2、围绕'电场'、'带电粒子'问题中的力学知识（如：库仑定律、电场强度、电场力、电场线）与能量知识（如：电势、电势能、电势差、等势面、电势能的变化、电场力的功）模糊混淆导致了认知的困难。3、在解答“带电粒子在匀强电场中运动”的问题时，常常因能否忽略带电粒子所受的重力而导致错误。4、学生对物理知识掌握不全，应用数学处理物理问题的能力、综合分析能力不达标导致解题的困难。二、难点突

2、破策略：带电微粒在电场中运动是电场知识和力学知识的结合，分析方法和力学的分析方法是基本相同的：先受力分析，再分析运动过程，选择恰当物理规律解题。处理问题所需的知识都在电场和力学中学习过了，关键是怎样把学过的知识有机地组织起来，这就需要有较强的分析与综合的能力，为有效突破难点，学习中应重视以下几方面：1.在分析物体受力时，是否考虑重力要依据具体情况而定。（1）基本粒子：如电子、质子、Q粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外般都忽略不计。（2）帯电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或有明确的暗示以外一般都不能忽略。"带电粒子”一般是指电子、质子及其某些离子或原子核等微观的带电体，它们的质量都

3、很小，例如：电子的质量仅为0.91X10〃千克、质子的质暈也只有1.67X10-27千克。（有些离子和原子核的质量虽比电子、质子的质量大一些，但从“数量级”上來盾，仍然是很小的。）如果近似地取g=10米/秒彳，则电子所受的重力也仅仅是meg=0.91X10-3°X10=0.91X10-29（牛）。但是电子的电量为q=1.60X10,9库（虽然也很小，但相对而言10"9比10-3°就大了10」倍），如果一个电子处于ET.0X104牛/库的匀强电场中（此电场的场强并不很大），那这个电子所受的电场力F=qE=1.60X10*,9X1.0X104=1.6X1015（牛）,看起来虽然也很小,但是比起前

4、而算出的重力就大多了（从“数量级”比较，电场力比重力大了10山倍），由此可知：电子在不很强的匀强电场中，它所受的电场力也远大于它所受的重力一一qE»mego所以在处理微观带电粒子在匀强电场中运动的问题时，一般都可忽略重力的影响。但是要特别注意：有时研允的问题不是微观带电粒子，而是宏观带电物体，那就不允许忽略重力影响了。例如：一个质量为1毫克的宏观颗粒，变换单位后是IX10'千克，它所受的重力约为mg=lX10-6X10=lX10-5（牛），有可能比它所受的电场力还大，因此就不能再忽略重力的影响了。2.加强力学知识与规律公式的基础教学，循序渐进的引入到带电粒子在电场中的运动，注意揭示相关知识的

5、区别和联系。3.注重带电粒子在电场中运动的过程分析与运动性质分析（平衡、加速或减速、轨迹是直线还是曲线），注意从力学思路和能量思路考虑问题，且两条思路并重；同时选择好解决问题的物理知识和规律。带电粒子在匀强电场中的运动，是一种力电综合问题。解答这种问题经常运用电场和力学两方面的知识和规律，具体内容如下：所需电场的知识和规律有：E=-->F=qE；W=qU；E=-；电场线的性质和分布；等势9d面的概念和分布：电势、电势差、电势能、电场力做功与电势能变化关系。所需力学的知识和规律有：牛顿第二定律F=ma；动能定理W=AEk；动能和重力势能的概念和性质；能的转化和守恒是律；匀变速直线运动的规律；抛

6、物体运动的规律；动量立理;动量守恒定律；解答“带电粒子在匀强电场屮运动”的问题，既需要学握较多的物理知识，乂需要具有一定的分析综合能力。处理带电粒子运动问题的一般有三条途径：（1）匀变速直线运动公式和牛顿运动定律（2）动能定理或能量守恒定律（3）动量定理和动量守恒定律处理直线变速运动问题，除非题FI指定求加速度或力，否则最好不要用牛顿第二定律来计算。要优先考虑使用场力功与粒子动能变化关系，使用动能定理来解，尤其是在非匀强电场中，我们无法使用牛顿第二定律来处理的过程，而动能定理只考虑始末状态，不考虑中间过程。一般来说，问题涉及吋间则优先考虑冲量、动量，问题涉及空间则优先考虑功、动能。对带电粒子

7、在非匀强电场中运动的问题，对中学生要求不高，不会有难度过大的问题。1.强化物理条件意识，运用数学工具（如，抛物线方程、直线方程、反比例函数等）加以分析求解。（一）带电粒子的加速1.运动状态分析带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加速（或减速）直线运动。2.用功能观点分析粒子动能的变化量等于电场力做的功。（1）若粒子的初速度为零，则qU=mv2/2,V=J^-Vm（2