高考物理 带电粒子在复合场中的运动课件 新人教版.ppt

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1、带电粒子在复合场中的运动第一课时习题探究课夏邑一高王国强例1:在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点。把小球拉起直至细线与场强平行，然后无初速释放。已知小球摆到最低点的另一侧，线与竖直方向的最大夹角为θ（如图）。求(1)小球经过最低点时细线对小球的拉力。(2)小球在左侧最高点时细线对小球的拉力。典例分析审题并回答下列问题：2、在小球无初速下摆过程中，可以分为几个小过程来分析？3、在这几个小过程中，分别有几个力对小球做功？做什么功？做多少功？4、你认为选用什么规律

2、方法解决比较合适,用这种方法解决时有哪些注意事项？1、小球在A、B点和C点的受力情况？从释放点到左侧最高点C，由动能定理得：若小球运动到最低点B时的速度为v，此时线的拉力为T，由动能定理得：由牛顿第二定律得：由①②③式解得：解:(1)设细线长为，球的电量为q，场强为E。由题意可知电场力方向向右。①②③v由力的平衡可得：试分析在右侧最高点A细线的拉力与左侧最高点C细线的拉力有什么关系？这种关系说明了什么问题？小球所做的运动类似于重力场中的单摆运动。(2)对C点进行受力分析：如图因为：思考一:小球在最低点B时是否动能最大？

3、如果不是，那在何处时小球动能最大？设θ=300,绳长为,小球运动到何处时动能最大，最大动能是多少？如果θ=300，则有：方法1：小球在摆动过程中，动能最大的条件是：小球摆动到某位置时切向合力为零。设此时小球与o点的连线与竖直方向的夹角为由动能定理可得：①②③由①②③得：方法2：根据题意知,小球在做圆周运动的过程中受重力与电场力为恒力，故把重力与电场力的合力叫作等效重力，在重力场中小球在平衡位置时速度最大。由动能定理可得：设此时小球与o点的连线与竖直方向的夹角为方法3：小球在下摆过程中，由动能定理可得：①由①②得：由数学

4、知识可得：②因为：反思归纳通过三种方法的比较，我们不难发现，利用等效重力场的思路解题最为简单。然而等效是有条件的。本题中，把两个场叠加成一个等效的场，前提条件是两个力做功都与路径无关。思考二：要想使小球摆到竖直位置时速度恰好为零，需从什么位置无初速度释放小球？利用等效思路，由单摆的对称性可得：故应从点释放小球，与竖直方向夹角为：思考三：如果小球受到向左的电场力，仍将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放，小球摆到最低点对细线的拉力有多大？小球摆到原来C点速度还能减小到零吗？EAOBCOBAE小球由A到最低点B怎样运动？能

5、否对由A到B的全过程运用动能定理？D过程一：由A到D小球做匀加速直线运动；过程二：绳子突然绷紧，沿绳子方向的分速度立即变为零；过程三：以垂直于绳子的初速度下摆做变速圆周运动。注意：对于绳子突然绷紧的情况要格外小心。注意考虑是否有能量损失。此时OD连线与竖直方向成角EAOB例2：（黄冈一模）在竖直平面内有水平向右、场强为E=1x104N/C的匀强电场。在匀强电场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0.04kg的带电小球，它静止在A点时悬线与竖直方向成370角，如图，若小球恰绕O点在竖直平面内做圆

6、周运动（取sin370=0.6，cos370=0.8）试求：（1）小球的带电量（2）小球动能的最小值AE0物体在竖直平面内做圆周运动在最高点：没有东西支撑时：有东西支撑时：知识回顾解：（1）当小球静止于A点时,对小球受力如图,（2）若小球恰绕O点在竖直平面内做圆周运动则A点过圆心的对称点B点动能最小，此时重力与电场力的合力提供向心力AEGFBO等效重力加速度等效最高点B由三角形知识得：F合1、将小球拉到最低点至少要给小球多大的水平向右的冲量，才能使小球在竖直平面内作圆周运动？再将绳换成杆呢？AEB2、将此运动转化成水平

7、面内的运动，则在运动过程中能完成圆周运动小球的最小速度。等效重力加速度等效最高点小结：用等效法处理带电体在重力场与电场中的运动1、题目类型：带电粒子受到恒定重力与恒定电场力及一个变化的拉力2、特点：电场力与重力做功都与路径无关，拉力不做功3、处理：重力场与电场的叠加场视为一个“等效重力场”“等效重力”为重力与电场力的合力“等效重力加速度”“关键”最高点与最低点的确定4、优点：将非理想模型转化为理想模型将复杂问题变为简单问题如图所示，长为的绝缘细线，一端悬于O点，另一端连接一质量为的带负电小球，置于水平向右的匀强电场中，

8、在O点正下方钉一个钉子，已知小球受到的电场力是重力的，现将细线向右水平拉直后从静止释放，细线碰到钉子后要使小球刚好饶钉子O′在竖直平面内作圆周运动，求OO′长度。作业感谢参加！