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谈静电场中两道题的拓展

http://www.newdu.com 2018-12-01 人民教育出版社 佚名 参加讨论

    谈静电场中两道题的拓展
    江苏高淳高级中学 潘学升
    在习题课的教学中,我们常常遇到这样的困惑:如何提高学习的效率。经验告诉我们高效率的复习不是做大量的题目,而是如何利用好题目,对一些经典的题目进行拓展和引申,以达到既对知识点加以巩固,又锻炼了学生的迁移能力,最终达到能举一反三。下面笔者就静电场中的两道试题来谈一谈如何进行拓展和引申,以供读者参考。
    例1:如图1所示,质量为m、带+q电量的滑块,沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为(    )
    
    A.继续匀速下滑
    B.将加速下滑
    C.将减速下滑
    D.上述三种情况都可能发生
    分析:在没有进入电场之前,如图2示,滑块沿绝缘斜面匀速下滑,说明物体合力为零,对物体进行受力分析,有
          
    
    当进入电场中,设物体沿斜面向下的加速度为a,有
     
    由两式得
    分析可知,物体将继续做匀速运动。
    点评:当物体进入电场,受到电场力的作用,但这个电场力的方向是竖直向下,这就等效于物体的重力增加,进而等效于合力仍为0,物体的运动状态不改变。
    此题可做如下的变形:
    变形1:图3把电场强度方向改为向上,其他条件不变,问:物体将做什么运动?( )
    
    答案:物体将继续做匀速运动。
    变形2:图4把电场强度方向改为水平向左,其他条件不变,问:物体将做什么运动?
    
    分析:对物体受力分析,有
    
    分析可知,物体将做匀减速运动。
    变形3:图5把电场强度方向改为水平向右,其它条件不变,问:物体将做什么运动?
    
    分析:由于电场力的大小未知,所以要分情况讨论。
    1、当,物体没有离开斜面。设加速度为a,有
    
    结论:物体将沿斜面加速下滑。
    也可以这样理解:当没有电场,物体匀速运动,有,即沿斜面向下的力等于沿斜面向上的力。而当加上水平向右的电场,物体将受到向右的电场力的作用,把电场力进行分解,可知,沿斜面向下的力增加,而由于正压力的减小,沿斜面向上的合力减小,合力沿斜面向下,物体加速下滑。
    2、当,物体与斜面接触但没有挤压,这时无摩擦力的作用,有
    
    结论:物体将沿斜面加速下滑。
    3、当,物体离开斜面,将做曲线运动。
    点评:通过改变电场强度的方向来分析物体的运动情况,发现物体的运动情况就发生改变。我们通过这一模型的拓展达到了对各个运动情况的分析,有利于加强学生对各个模型的辨别能力,也锻炼了学生分析问题的能力。
    例2:如图6所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q点的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将另一点电荷从A点由静止释放运动到B点时速度正好又变为零,若此电荷在A点处的加速度大小为3/4g。
    
    求:1、此电荷在B点处的加速度?
    2、A、B两点间的电势差?(用Q、h表示)
    分析:在A点对点电荷受力分析,如图7所示,有
     而
    
    同理,在B点时, 
    分析上面四个式子,得到  
    在A到B的过程中,利用动能定理,有
     把q代入此式,有
    可作如下变形:
    变形:题目见上一题,而把“在A点加速度为3/4g”改为“对于点电荷的电场其电势的表达式为,取无限远处为电势为零的点”,问:在A到B的过程中,其速度在什么位置达到最大?最大值为多少?
    分析:当二者相距为时这一点定为C点,重力等于静电力,这时速度最大,有
     
    根据,在A点: 在C点:
    所以:
    在A到C过程中,利用动能定理,有
    
    有上两式,得
    点评:在新课后习题教学中,时间是非常有限的,我们不可能做大量的题目,然后在题海中来领悟和体会其中的知识体系和物理方法,那样只能是事倍功半。所以我们要通过对典型例题的讲解,对题目的不断的改变和延伸,使之触及到各个知识点,然后串其知识点,自己感悟对这一类模型的处理方法,这样可以跳出做题的苦海,变被动做题为主动出击,效果较好。
    变式练习:
    1.如图8所示,质量为m、带+q电量的滑块,在没加电场时能沿绝缘斜面匀速下滑,当滑块滑至竖直向下的匀强电场区时,滑块运动的状态为(    )
    
    A.继续匀速下滑
    B.将加速下滑
    C.将减速下滑
    D.立即停止
    2.如图9所示为光滑绝缘导轨,与水平成45°角,两个质量均为m,两个等电量q的同种电荷小球由静止沿导轨在同一水平高度处下滑(导轨足够长),求:
    
    (1)两球间距离x0为多少时两球速度达到最大值。
    (2)以后小球做何种形式的运动?
    3.如图10所示,水平固定的小圆盘A,带电量为Q,电势为零,从盘心处O由静止释放一质量为m,带电量为+Q的小球,由于电场的作用,小球竖直上升的高度可达盘中心竖直线上的c点,Oc=h,又知道过竖直线上的b点时,小球速度最大,由此可知在Q所形成的电场中,可以确定的物理量是(    )
    
    A.b点场强
    B.c点场强
    C.b点电势
    D.c点电势
    参考答案:
    1.C。
    2.(1);(2)两小球都在导轨上作往返运动。
    3.A、D(提示:当时小球的速度最大,利用动能定理可求得结果。 (责任编辑:admin)
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