第一章 静电场 专题三 带电粒子（物体）在电场中运动的综合问题-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（教科版2019）

专题三　带电粒子(物体)在电场中运动的综合问题 1 课堂探究评价 2 探究1　带电粒子在交变电场中的运动问题 1．此类题型一般有三种情况 (1)粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解)。 (2)粒子做往返运动(一般分段研究)。 (3)粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究)。 课堂探究评价 课后课时作业 2．分析时从两条思路出发 (1)力和运动的关系。根据牛顿第二定律及运动学规律分析。 (2)功能关系。 3．突破策略：抓住周期性和空间上的对称性 注重全面分析(分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件。 课堂探究评价 课后课时作业 例1　一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下，在t＝0时由静止开始运动，场强随时间变化的规律如图所示，不计重力，求在t＝0到t＝T的时间间隔内， (1)粒子位移的大小和方向； (2)粒子沿初始电场反方向运动的时间。 课堂探究评价 课后课时作业 规范解答 课堂探究评价 课后课时作业 规范解答 答案 课堂探究评价 课后课时作业 模型点拨 在交变电场作用下粒子所受的电场力发生改变，从而影响粒子的运动性质；由于电场力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性；研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，特别注意带电粒子进入交变电场的时间及交变电场的周期。 课堂探究评价 课后课时作业 答案 课堂探究评价 课后课时作业 解析 课堂探究评价 课后课时作业 探究2　带电物体在电场中的运动问题 1．受力特点 带电物体的重力不可忽略，在匀强电场中受到的重力和电场力均为恒力。带电物体还可能受其他力，如支持力、摩擦力。 2．主要运动形式 (1)直线运动。 (2)类抛体运动。 (3)圆周运动。 (4)一般曲线运动。 课堂探究评价 课后课时作业 3．解题关键 (1)分析受力、运动 首先要分析带电物体的受力特点，弄清带电物体的运动形式，然后再选用合适的规律求解。 (2)合理选用规律 根据受力特点和运动形式，选用合适的动力学规律，或应用功能规律等解题。 常用的动力学规律：匀变速直线运动规律、抛体运动规律、运动的合成与分解、圆周运动规律、牛顿运动定律。 常用的功能规律：功能关系、动能定理、能量守恒定律。 课堂探究评价 课后课时作业 课堂探究评价 课后课时作业 ①对于类抛体运动，常用到的方法、规律有：运动的合成与分解、平抛运动的推论、斜上抛运动的对称性； ②对于圆周运动，若不受摩擦阻力，则关键是找出等效最高点和等效最低点，然后用动力学规律、功能规律分析计算。过轨迹圆心且沿F合方向的直径与轨迹圆分别交于等效最高点和等效最低点。 课堂探究评价 课后课时作业 例2　(多选)地面上方某区域存在方向水平向右的匀强电场，将一带正电荷的小球自电场中P点水平向左射出。小球所受的重力和电场力的大小相等，重力势能和电势能的零点均取在P点。则射出后，(　　) A．小球的动能最小时，其电势能最大 B．小球的动能等于初始动能时，其电势能最大 C．小球速度的水平分量和竖直分量大小相等时，其动能最大 D．从射出时刻到小球速度的水平分量为零时，重力做的功等于小球电势能的增加量 答案 课堂探究评价 课后课时作业 [规范解答]　根据qE＝mg、E水平向右可知， 带正电荷q的小球所受合力F斜向右下方，且与水 平方向夹角为45°；小球在P点的初速度v0水平向 左，可画出小球在匀强电场中做类斜抛运动的轨 迹如图，其中O为轨迹等效最高点，N为轨迹上与 P“等高”的点。根据类斜抛运动的规律及对称性可知，小球经过O点速度与F垂直时，速度最小，动能最小，经过N点时，速度大小为v0，动能等于初动能，且经过N点的速度竖直向下。 规范解答 课堂探究评价 课后课时作业 规范解答 课堂探究评价 课后课时作业 模型点拨 带电物体在匀强电场中做类抛体运动时，应根据所要求解问题的特点，选择是沿等效重力和垂直等效重力的方向进行分解，还是沿重力和电场力的方向进行分解，若方法选择不恰当，会使求解更复杂。 课堂探究评价 课后课时作业 [变式训练2－1]　水平面上有一个竖直放置 的部分圆弧轨道，O为圆心，A为轨道的最低点， 半径OA竖直，圆心角∠AOB为60°，半径R＝0.8 m，空间有竖直向下的匀强电场，场强E＝1×104 N/C。一个质量为m＝2 kg、电荷量为q＝－1×10－3 C的带电小球，从轨道左侧与圆心O同一高度的C点水平抛出，恰好从B点沿切线进入圆弧轨道，到达最低点A时对轨道的压力FN＝32.5 N。求： (1)小球抛出时的初速度v0的大小； (2)小球从B到A的过程中克服摩擦所做的功Wf。 答案 课堂探究评价 课后课时作业 解析 课堂探