在習(xí)題課的教學(xué)中,我們常常遇到這樣的困惑:如何提高學(xué)習(xí)的效率。經(jīng)驗告訴我們高效率的復(fù)習(xí)不是做大量的題目,而是如何利用好題目,對一些經(jīng)典的題目進(jìn)行拓展和引申,以達(dá)到既對知識點(diǎn)加以鞏固,又鍛煉了學(xué)生的遷移能力,最終達(dá)到能舉一反三。下面筆者就靜電場中的兩道試題來談一談如何進(jìn)行拓展和引申,以供讀者參考。
例1:如圖1所示,質(zhì)量為m、帶+q電量的滑塊,沿絕緣斜面勻速下滑,當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)時,滑塊運(yùn)動的狀態(tài)為( )
A.繼續(xù)勻速下滑
B.將加速下滑
C.將減速下滑
D.上述三種情況都可能發(fā)生
分析:在沒有進(jìn)入電場之前,如圖2示,滑塊沿絕緣斜面勻速下滑,說明物體合力為零,對物體進(jìn)行受力分析,有
當(dāng)進(jìn)入電場中,設(shè)物體沿斜面向下的加速度為a,有
由兩式得
分析可知,物體將繼續(xù)做勻速運(yùn)動。
點(diǎn)評:當(dāng)物體進(jìn)入電場,受到電場力的作用,但這個電場力的方向是豎直向下,這就等效于物體的重力增加,進(jìn)而等效于合力仍為0,物體的運(yùn)動狀態(tài)不改變。
此題可做如下的變形:
變形1:圖3把電場強(qiáng)度方向改為向上,其他條件不變,問:物體將做什么運(yùn)動?( )
答案:物體將繼續(xù)做勻速運(yùn)動。
變形2:圖4把電場強(qiáng)度方向改為水平向左,其他條件不變,問:物體將做什么運(yùn)動?
分析:對物體受力分析,有
分析可知,物體將做勻減速運(yùn)動。
變形3:圖5把電場強(qiáng)度方向改為水平向右,其它條件不變,問:物體將做什么運(yùn)動?
分析:由于電場力的大小未知,所以要分情況討論。
1、當(dāng),物體沒有離開斜面。設(shè)加速度為a,有
結(jié)論:物體將沿斜面加速下滑。
也可以這樣理解:當(dāng)沒有電場,物體勻速運(yùn)動,有,即沿斜面向下的力等于沿斜面向上的力。而當(dāng)加上水平向右的電場,物體將受到向右的電場力的作用,把電場力進(jìn)行分解,可知,沿斜面向下的力增加,而由于正壓力的減小,沿斜面向上的合力減小,合力沿斜面向下,物體加速下滑。
2、當(dāng),物體與斜面接觸但沒有擠壓,這時無摩擦力的作用,有
結(jié)論:物體將沿斜面加速下滑。
3、當(dāng),物體離開斜面,將做曲線運(yùn)動。
點(diǎn)評:通過改變電場強(qiáng)度的方向來分析物體的運(yùn)動情況,發(fā)現(xiàn)物體的運(yùn)動情況就發(fā)生改變。我們通過這一模型的拓展達(dá)到了對各個運(yùn)動情況的分析,有利于加強(qiáng)學(xué)生對各個模型的辨別能力,也鍛煉了學(xué)生分析問題的能力。
例2:如圖6所示,Q為固定的正點(diǎn)電荷,A、B兩點(diǎn)在Q點(diǎn)的正上方和Q相距分別為h和0.25h,將另一點(diǎn)電荷從A點(diǎn)由靜止釋放運(yùn)動到B點(diǎn)時速度正好又變?yōu)榱悖舸穗姾稍贏點(diǎn)處的加速度大小為3/4g。
求:1、此電荷在B點(diǎn)處的加速度?
2、A、B兩點(diǎn)間的電勢差?(用Q、h表示)
分析:在A點(diǎn)對點(diǎn)電荷受力分析,如圖7所示,有
而
同理,在B點(diǎn)時,
分析上面四個式子,得到
在A到B的過程中,利用動能定理,有
把q代入此式,有
可作如下變形:
變形:題目見上一題,而把“在A點(diǎn)加速度為3/4g”改為“對于點(diǎn)電荷的電場其電勢的表達(dá)式為,取無限遠(yuǎn)處為電勢為零的點(diǎn)”,問:在A到B的過程中,其速度在什么位置達(dá)到最大?最大值為多少?
分析:當(dāng)二者相距為時這一點(diǎn)定為C點(diǎn),重力等于靜電力,這時速度最大,有
根據(jù),在A點(diǎn): 在C點(diǎn):
所以:
在A到C過程中,利用動能定理,有
有上兩式,得
點(diǎn)評:在新課后習(xí)題教學(xué)中,時間是非常有限的,我們不可能做大量的題目,然后在題海中來領(lǐng)悟和體會其中的知識體系和物理方法,那樣只能是事倍功半。所以我們要通過對典型例題的講解,對題目的不斷的改變和延伸,使之觸及到各個知識點(diǎn),然后串其知識點(diǎn),自己感悟?qū)@一類模型的處理方法,這樣可以跳出做題的苦海,變被動做題為主動出擊,效果較好。
變式練習(xí):
1.如圖8所示,質(zhì)量為m、帶+q電量的滑塊,在沒加電場時能沿絕緣斜面勻速下滑,當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)時,滑塊運(yùn)動的狀態(tài)為( )
A.繼續(xù)勻速下滑
B.將加速下滑
C.將減速下滑
D.立即停止
2.如圖9所示為光滑絕緣導(dǎo)軌,與水平成45°角,兩個質(zhì)量均為m,兩個等電量q的同種電荷小球由靜止沿導(dǎo)軌在同一水平高度處下滑(導(dǎo)軌足夠長),求:
?。?)兩球間距離x0為多少時兩球速度達(dá)到最大值。
?。?)以后小球做何種形式的運(yùn)動?
3.如圖10所示,水平固定的小圓盤A,帶電量為Q,電勢為零,從盤心處O由靜止釋放一質(zhì)量為m,帶電量為+Q的小球,由于電場的作用,小球豎直上升的高度可達(dá)盤中心豎直線上的c點(diǎn),Oc=h,又知道過豎直線上的b點(diǎn)時,小球速度最大,由此可知在Q所形成的電場中,可以確定的物理量是( )
A.b點(diǎn)場強(qiáng)
B.c點(diǎn)場強(qiáng)
C.b點(diǎn)電勢
D.c點(diǎn)電勢
參考答案:
1.C。
2.(1);(2)兩小球都在導(dǎo)軌上作往返運(yùn)動。
3.A、D(提示:當(dāng)時小球的速度最大,利用動能定理可求得結(jié)果。
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