一道静电力初步综合题的解析与变形

一道静电力初步综合题的解析与变形

【Summary】在高中阶段理料类的学科比较抽象在理解方面不容易懂，需要在抽象思维的帮助下才能有更好的理解。其中对于物理学科来说它与人们的生活联系非常紧密，生活中运用物理知识的地方非常多，但都没有明显的体现。对于高中学生而言，笔者认为通过联系生活实际来理解学习物理是并不十分理想。他需要对物理知识的掌握井且还要抓住物理题型中运用的知识内容进而对题型进行变形求解才能全面的掌握物理知识。下面就与高中物理中静电力初肯综合题有关题型的解析、以及它的变形和解题技巧等方面进行稍微深入的研究，希望能在高中物理学习方面提供有价值的参考。【Keys】高中物理解析变形静电力综合受力分析在物理题型的求解过程中由于物理学科的内容比较抽象，老师在讲的过程中学生不会立即完全理解，因此在解物理题的过程中，学生应该多看书查阅资料，并对老师讲解的内容进行回顾运用。如果遇到不懂的地方在自己查阅资料后最好还是再次请教老师，这样学生就能对物理题型有更好的准备。下面就以鲁科版的高中物理必修3中的一道题为例将解题的分析与过程，以及题型的变形等一一展现也分享一下笔者在学习期间的心得与收获。原题具体内容如下：[多选]如图所示，水平地面上固定一个光滑绝缘斜面，斜面与水平面的夹角为。一根轻质绝缘细线的一端固定在斜面顶端，另端系有一个带电小球A，细线与斜面平行。小球A的质量为m、电荷量为q。小球A的右侧固定放置带等量同种电荷的小球B，两球心的高度相同、间距为d。静电力常量为k，重力加速度为g，两带电小球可视为点电荷。小球A静止在余面上，则根据库仑定律，得小球ab间的库仑力，F=，则A正确。当细线上的拉力为0时，则小球A受到的重力，支持力，库仑力三力平衡，画出受力分析图，根据平衡条件，需要满足，可得B错误，C正确；由于两球带同种电荷，B对A的库仑力一定是水平向左，库仑力和重力两个力的合力必然是斜向左下方，即使再加上斜向上的细线拉力，还是合力向左侧倾斜，可知斜面对小球A的支持力不可能为0.则D错误。由题意可得AB两球带等量同种电荷，所以他们之间的作用力为排斥力，必须是水平向左，接下来根据库仑定律求解两球间的库仑斥力的大小，然后根据共点力平衡条件列式分析即可解答。此题可变形AB两球带等量电荷，小球A仍然静止在斜面上。（1）若B球带正电且细线对A球拉力刚好为0，则B球带电量？（2）若B球带负电且斜面对A球支持力刚好为0，则B球带电量？（1）若细线上的拉力为0，小球A受重力，支持力和库仑斥力三力而平衡，根据共点力平衡条件，重力沿斜面方向的分力与库仑力沿斜面向上的分力二力平衡，即：;联立计算得出B球带电量。（2）若斜面对A球支持力刚好为零，那么，小球A受到重力、细线拉力，水平向右的库仑引力，三力平衡，画出受力分析图，则有，计算可得B球带电量。不管是原题还是变形之后的题目都需要先对A球受力分析，画出受力分析图，再根据三力平衡时，其中任意两个力的合力必然与第三个力大小相等方向相反，而将其中任意一个力反向延长，最后根据数学几何三角函数关系写出相关方程。还可以再次变形，条件仍然是小球A静止在斜面上，求：细线上的拉力和斜面对小球A的支持力的大小。那么对小球A受力分析，受重力、支持力、细线的拉力和库仑斥力而平衡，根据共点力平衡条件得：沿斜面方向有:mgsin=Fcos+T垂直斜面方向有mgcos+Fsin=N联立解得T=mgsin-cos,N=mgcossin新的变形题，对A球受力分析，是四个力的平衡，所以它的求解方式，是采用正交分解的方法。将各力分别分解到沿斜面方向和垂直斜面方向，再列出两个方向的平衡方程。三个题目采用同样的物理模型，引申出不同的问题。但终归是万变不得其中，让学生体验到电学与力学的综合应用，平衡类问题主要还是回归到力学的确定研究对象，画受力分析图，列平衡条件的方程，从而明确解题方向，思路清晰。这样的习题教学会让学生印象更加深刻，理解更加透彻，解题更加得心应手。物理习题教学是课堂教学的重要组成部分，它不仅仅起着巩固强化知识和评估学习水平的作用，还具有逻辑思维方法训练知识应用事业训练的作用，同时它发挥着间接的实践与探索的作用，培养学生分析问题解决问题的能力，所以说习题在教学中的功能不可小觑，实践表明，渗透在中学物理习题教学中的一些思维和科学方法，与学生的终身发展密切相关，甚至影响学生一生的职业发展，正可谓：“举一隅，不以三隅，则不复也。”本文通过对鲁科版必修3其中一题静电力初步综合的题型解析变形，举一反三，让学生学透活用，明确静电力与重力、弹力、摩擦力一样，都是性质力，受力分析时应包括静电力。正确判断静电力的大小和方向后，即可将题目转化为力学问题，然后根据力学知识进行求解。Reference：[1]刘宏马国敏周素梅.一道高中物理题的解析与变形[U].文理导航（中旬）20