帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)ppt課件

1、精選ppt帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)景寧中學(xué)：米久璐精選ppt例1：用長(zhǎng)為R的絕緣細(xì)線栓一小球，質(zhì)量為m，剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小速度和繩的最大拉力。 O OR RAB解：（1）在最高點(diǎn)A重力剛好提供向心力，速度最小，由牛頓第二定律：mg=mv2/R得 v1=（gR）1/2（2）在最低點(diǎn)B拉力和速度最大。由動(dòng)能定理： 2mgR=mv22/2-mv2/2由牛頓第二定律： T-mg=mv22/R得 T=6mg精選ppt例2：用長(zhǎng)為R的絕緣細(xì)線栓一帶正電q的小球，質(zhì)量為m，在豎直向下的場(chǎng)強(qiáng)為E勻強(qiáng)電場(chǎng)中，剛好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最小速度和

2、繩的最大拉力。 E RAB精選ppt (1)在最高點(diǎn)A，當(dāng)繩的拉力為零時(shí)，重力和電場(chǎng)力的合力提供向心力，有最小速度v1 由牛頓第二定律： mg + qE= mv12/R解得最小速度解得最小速度v v1 1= =解：解：qE/m)R(g精選ppt(2)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)有最大拉力T，設(shè)此時(shí)速度最大為v2由牛頓第二定律：T （mg+ qE）=mv22/R小球由A到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理： (mg+qE) . 2R =mv22/2 - mv12/2解得：T=6(mg+qE)精選ppt等效：等效：題中電場(chǎng)力為恒力，且與重力同向可將兩者合力 F=qE+mg即 g =g+qE/m等效成重力 G =mg 精

3、選ppt小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)有最大拉力 T=6mg =6(mg+qE)最高點(diǎn)有最小速度v=qE/m)R(g用g 替換結(jié)論中的g就可快速得到例2的結(jié)果：精選ppt思考1：如果粒子帶負(fù)電，大小為q，則結(jié)果如何？ E R解：若qEmg，則重力與電場(chǎng)力的合力等效重力豎直向下，最高點(diǎn)A速度最小，重力提供向心力。由牛頓第二定律：F=mv12/RBAF=mg-qE得 v1=（mg-qE）R/m）1/2（2）B點(diǎn)速度最大，合力提供向心力由牛頓第二定律： T-F=mv22/R由動(dòng)能定理： 2FR=mv22/2-mv12/2得 T=6F=6(mg-qE)精選ppt解：若qEmg，則重力與電場(chǎng)力的合力等效重力豎直向上

4、，最低點(diǎn)B速度最小，重力提供向心力。由牛頓第二定律：F=qE-mgF=mv2/R得 v1=（qE-mg）R/m）1/2（2）A點(diǎn)速度最大，合力提供向心力由牛頓第二定律： T-F=mv22/R由動(dòng)能定理： 2FR=mv22/2-mv12/2得 T=6F=6(qE-mg)精選ppt思考2：如果將電場(chǎng)方向改為水平向右，則結(jié)果如何？ E RBAGF電F解（1）A點(diǎn)速度最小，F(xiàn)為等效重力，提供向心力由牛頓第二定律：F=mv12/R得 v=（FR/m）1/2（2）B點(diǎn)速度最大，合力提供向心力由牛頓第二定律： T-F=m1v2/R由動(dòng)能定理： 2FR=mv22/2-mv12/2得 T=6F=6(G2+q2E

5、2)1/2精選ppt如圖，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定，下端栓一質(zhì)量為m的帶電小球，此時(shí)小球處于平衡狀態(tài)。畫(huà)出受力分析。若將細(xì)線剪短，則小球做什么運(yùn)動(dòng)？TGE精選ppt如圖，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定，下端栓一質(zhì)量為m的帶電小球，此時(shí)小球處于平衡狀態(tài)。畫(huà)出受力分析。 LEmGF電FT精選ppt例3：如圖，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定，下端栓一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中。當(dāng)細(xì)線離開(kāi)豎直位置的偏角為時(shí)，小球處于平衡。求：（1）小球帶何種電荷？ 小球的電量？（2）若將細(xì)線剪短，則小球做什么運(yùn)動(dòng)？T時(shí)間后小球的位移是多少？ LEm精選ppt解：解：(1)小球受三個(gè)力平衡：mgTqE

6、可得：小球帶正電 qE/mg=tg q=mg tg/Emg/F合=cosF合=mg/cos=maX=at2/2=gt2/2cos（2）小球做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)精選ppt例3：如圖，一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，上端固定，下端栓一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中。當(dāng)細(xì)線離開(kāi)豎直位置的偏角為時(shí)，小球處于平衡。求：（3）如果使細(xì)線與豎直方向的偏角由增大到，然后將小球由靜止釋放，則為多大時(shí)，可使小球到達(dá)豎直位置時(shí)速度剛好為零？ LEm解：(3)將小球的運(yùn)動(dòng)等效成單擺，其平衡位置等效為單擺最低點(diǎn)，由題意可知擺角為，由擺動(dòng)對(duì)稱(chēng)性可知=2 。精選ppt小結(jié)1. 等效重力法解帶電粒子在電場(chǎng)和重力

7、場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)2. 等效重力法解帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中的平衡3.等效重力法解帶電粒子在電場(chǎng)和重力場(chǎng)復(fù)合場(chǎng)中的勻加速直線運(yùn)動(dòng)精選ppt1.此小球擺動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)周期為多少?（擺角小于50）2. 若將原題中電場(chǎng)E突然反向，求細(xì)線偏離豎直方向的最大偏角？（小于45o） 3. 原題中至少給小球多大的初速度，才能使小球做圓周運(yùn)動(dòng)？ 作業(yè)：作業(yè)：精選ppt拓展1此小球擺動(dòng)過(guò)程中的振動(dòng)周期為多少?（擺角小于50）解：由單擺周期公式T周=2設(shè)此題中等效重力加速度為 g由題意可知等效重力mg=mg/cos將g代入周期公式得: T周=2/ gla/glcos精選ppt拓展2 若將原題中電場(chǎng)E突然反向，求細(xì)線偏離豎直方向的最大偏角？（小于45o） 解：電場(chǎng)E反向，由受力可知擺動(dòng)的等效最低點(diǎn)在豎直偏左角處，等效擺的擺角為2 ，再由對(duì)稱(chēng)性可知，小球偏離豎直方向的最大夾角為3 。精選ppt拓