与电场相关的物理方法解析

1、电场物理方法讲座电场是高中电学的重要基本内容，也是高考的热点，综合性强，初次接触的同学修订稿 难以把握本章题目的解题方法。本文通过实例，介绍有关电场问题的处理方法。 一、整体、隔离法整体、隔离法先以物体系统为研究对象，从整体或全过程去把握物理现象的本质和规律，再种综合思维，也是多种思维的高度每球所受的库仑力相同.而若同时释放三个以单个物体为研究对象，各个击破的方法。整综合，层次深、理论性强、运用价值高。例1如图所示，三个带电小球质量相等，均静止在光滑的水平面上，若 只释放A球，它有加速度aA=1m/s：方向向 右；若只释放B球，它有加速度 aB=3m/s2,方 向向左；若只释放 C球，求C的加

2、速度ac.解析只释放一个球与同时释放三个球时，球，则三球组成的系统所受合外力为0,由此根据系统牛顿运动定律求解 .把A、日C三个小球看成一个整体， 根据系统牛顿运动定律知，系统沿水平方向所受合 外力等于系统内各物体沿水平方向产生加速度所需力的代数和，由此可得：ma+ma+ma=0规定向右为正方向，可解得C球的加速度：ac= (a A+aB)= (1 3)=2m/s方向水平向右：点拨：在物理学习中善于运用整体、隔离研究分析、处理和解决问题，一方面表现为知识的综合贯通，另一方面表现为思维的有机组合。灵活运用整体思维可以产生不同凡响的效果， 显现“变”的魅力，把物理问题变繁为简、变难为易拓展练习、(

3、试用整体法与隔离法解下题)如图所示，a、b两带电小球的质量均为m所带电量分别为q和-q ,两球间用绝缘细线连接，a球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所 在空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E,平衡时细线都被拉紧1、平衡时的可能位置是图中哪一个？2、两根绝缘线张力大小：22A T1 2mg , T2 M mg qE Bc:22C Ti 2mg , T2 V mg qE DTi 2mg22T2 , mg qE；22、TI 2mg , T2 4 mg qE答案：1、A 2、D二、等效法等效思维的实质是在效果相同的情况下，将较为复杂的实际问题变换为简单的熟悉问题，以便突出主要因素，抓住它的本质，找

4、出其中规律 例2、如图所示，一个" V'型玻璃管倒置于竖直平面内，并处于 E=103v/m、方向竖直向下的匀强电场中，一个带负电的小球， 重为G=103n,电量q=2X10-6C,从A点由静止开始运动，球与管壁的摩擦因数m=0.5.已知管长AB=BC=2m倾角=37° ,且管顶B处有一很短的光滑圆弧.求：(1)小球第一次运动到 B时的速度多大？(2)小球运动后，第一次速度为0的位置在何处？(3)从开始运动到最后静止，小球通过的总路程是多少(sin37 ° =0.6 , cos37 ° =0.8)【解析】小球受到竖直向上的电场力为F=qE=2X 1

5、0-3 N =2G,重力和电场合力大小等于重力G方向竖直向上，这里可以把电场力与重力的合力等效为个竖直上的“重力”，将整个装置在竖直平面内旋转180了就变成了常见的物理模型一一小球在V型斜面上的运动.如图6-7所示，(1)小球开始沿这个" V'型玻璃筒运动的加速度为ai=g(sin a-mcosa)=10 x (sin37 ° - mcos37° )=2 m/s2所以小球第一次到达 B点时的速度为：(2)在BC面上，小于开始从 B点做匀减速运动，加速度的大小为：a2=g(sin a+mcosa)=10 x (sin37 ° + mcos37

6、76; )=10m/s 2所以，速度为0时到B的距离为s=v212a 2=0.4m(3)接着小球又反向向 B加速运动，到B后又减速向A运动，这样不断地往复，最后停在B点.如果将全过程等效为一个直线运动，则有：mglsin a=mmgcosaL 所以 L=ltan a/m=3m即小球通过的全路程为3m点拨：电场中等效问题通常是把电场力与重力的合力等效为一个类似于“重力场”中的“重 力”，应用等效法时往往是用较简单的因素代替较复杂的因素，以使问题得到简化而便于求解.拓展练习： 光滑绝缘的圆形轨道竖直放置，半径为R,在其最低点A处放一质量为m的带电小球，整个空间存在匀强电场， 使小球受到电场力的大小

7、为 mg ,方向水平向右,3现给小球一个水平向右的初速度v0 ,使小球沿轨道向上运动，若小球刚好能做完整的圆周运动，求V0.4答案：v .2(,3 1)gR三、微元法微元法是分析、解决物理问题中的常用方法，也是从部分到整体的思维方法。用该方 法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决，使所求的问题简单 化。例3:电量Q均匀分布在半径为 R的圆环上如图所示，求在圆环轴线上距圆心。点为x处的P点的电场强度.解析：带电圆环产生的电场不能看做点电荷产生的电场,故采用微元法，用点电荷形成的电场结合对称性求解选电荷元 q R它在P点产生的电场的场强的x分量为:qE x k - cosrk _R_Qx_2-R(RLx2)72x2根据对称性EExkQx22 32 .(R x )kQx22 32 (R x )kQx22 3.(R x )由此可见，此带电圆环在轴线P点产生的场强大小相当于带电圆环带电量集中在圆环的某一点时在轴线 P点产生的场强大小，方向是沿轴线的方向.点拨：在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程” ，而且每个“元过程” 所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，进而使问