带电粒子在电场和重力场复合场中的运动课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,完整版课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,完整版课件,*,带电粒子在电场和重力场复合场中的运动,景宁中学：米久璐,1,完整版课件,带电粒子在电场和重力场复合场中的运动景宁中学：米久璐1完整版,例1：用长为,R,的绝缘细线栓一小球，质量为,m,，刚好能在竖直平面内做圆周运动，求小球运动过程中的最小速度和绳的最大拉力。,O,R,A,B,解：（1）在最高点A重力刚好提供向心力，速度最小，,由牛顿第二定律：,mg=mv,2,/R,得 v,1,=（gR）,1/2,（2）在最低点B拉力和速度最大。,由动能定理：,2mgR=mv,2,2,/2-mv,2,/2,由牛顿第二定律：,T-mg=mv,2,2,/R,得 T=6mg,2,完整版课件,例1：用长为R的绝缘细线栓一小球，质量为m，刚好能在竖直平面,例2：用长为,R,的绝缘细线栓一带正电,q,的小球，质量为,m,，在竖直向下的场强为,E,匀强电场中，刚好能在竖直平面内做圆周运动，求小球运动过程中的最小速度和绳的最大拉力。,E,R,A,B,3,完整版课件,例2：用长为R的绝缘细线栓一带正电q的小球，质量为m，在竖直,(1)在最高点A，当绳的拉力为零时，重力和电场力的合力提供向心力，有最小速度v,1,由牛顿第二定律：,mg+qE=mv,1,2,/R,解得最小速度v,1,=,解：,4,完整版课件,(1)在最高点A，当绳的拉力为零时，重力和电场力的合,(2)小球运动到最低点B时有最大拉力T，设此时速度最大为v,2,由牛顿第二定律：,T（mg+qE）=mv,2,2,/R,小球由A到B的过程，由动能定理：,(mg+qE),.,2R =mv,2,2,/2 -mv,1,2,/2,解得：T=6(mg+qE),5,完整版课件,(2)小球运动到最低点B时有最大拉力T，设此时速度最大为v2,等效：,题中电场力为恒力，且与重力同向,可将两者合力,F=qE+mg,即,g,=g+qE/m,等效成重力,G,=mg,6,完整版课件,等效：题中电场力为恒力，且与重力同向可将两者合力 F=qE,小球运动到最低点时有最大拉力,T=6mg,=6(mg+qE),最高点有最小速度v=,用g,替换结论中的g就可快速得到例2的结果：,7,完整版课件,小球运动到最低点时有最大拉力 最高点有最小速度v=用g替换,思考1：如果粒子带负电，大小为q，则结果如何？,E,R,解：若qEmg，则重力与电场力的合力等效重力竖直向下，最高点A速度最小，重力提供向心力。,由牛顿第二定律：,F=mv,1,2,/R,B,A,F=mg-qE,得 v,1,=（mg-qE）R/m）,1/2,（2）B点速度最大，合力提供向心力,由牛顿第二定律：,T-F=mv,2,2,/R,由动能定理：,2FR=mv,2,2,/2-mv,1,2,/2,得 T=6F=6(mg-qE),8,完整版课件,思考1：如果粒子带负电，大小为q，则结果如何？,解：若qE,mg，则重力与电场力的合力等效重力竖直向上，最低点B速度最小，重力提供向心力。,由牛顿第二定律：,F=qE-mg,F=mv,2,/R,得 v,1,=（qE-mg）R/m）,1/2,（2）A点速度最大，合力提供向心力,由牛顿第二定律：,T-F=mv,2,2,/R,由动能定理：,2FR=mv,2,2,/2-mv,1,2,/2,得 T=6F=6(qE-mg),9,完整版课件,解：若qEmg，则重力与电场力的合力等效重力竖直向上，最低,思考2：如果将电场方向改为水平向右，则结果如何？,E,R,B,A,G,F,电,F,解,（1）,A点速度最小，F为等效重力，提供向心力,由牛顿第二定律：,F=mv,1,2,/R,得 v=（FR/m）,1/2,（2）B点速度最大，合力提供向心力,由牛顿第二定律：,T-F=m,1,v,2,/R,由动能定理：,2FR=mv,2,2,/2-mv,1,2,/2,得 T=6F=6(G,2,+q,2,E,2,),1/2,10,完整版课件,思考2：如果将电场方向改为水平向右，则结果如何？,如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球，此时小球处于平衡状态。画出受力分析。若将细线剪短，则小球做什么运动？,T,G,E,11,完整版课件,如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球,如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球，此时小球处于平衡状态。画出受力分析。,L,E,m,G,F,电,F,T,12,完整版课件,如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球,例3：如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球，将它置于,方向,水平的匀强电场E中。当细线离开竖直位置的偏角为时，小球处于平衡。求：,（1）小球带何种电荷？小球的电量？,（2）若将细线剪短，则小球做什么运动？T时间后小球的位移是多少？,L,E,m,13,完整版课件,例3：如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带,解：,(1)小球受三个力平衡：,mg,T,qE,可得：小球带正电,qE/mg=tg,q=mg,tg,/E,mg/F合=cos,F合=mg/cos,=ma,X=at,2,/2=gt,2,/2cos,（2）小球做初速度为0的匀加速直线运动,14,完整版课件,解：(1)小球受三个力平衡：mgTqE可得：小球带正电mg,例3：如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带电小球，将它置于,方向,水平的匀强电场E中。当细线离开竖直位置的偏角为时，小球处于平衡。求：,（3）如果使细线与竖直方向的偏角由增大到，然后将小球由静止释放，则为多大时，可使小球到达竖直位置时速度刚好为零？,L,E,m,解：(3)将小球的运动等效成单摆，其平衡位置等效为单摆最低点，由题意可知摆角为，由摆动对称性可知=2。,15,完整版课件,例3：如图，一条长为L的细线，上端固定，下端栓一质量为m的带,小结,1.等效重力法解,带电粒子在电场和重力场复合场中做圆周运动,2.等效重力法解,带电粒子在电场和重力场复合场中的平衡,3.等效重力法解,带电粒子在电场和重力场复合场中的匀加速直线运动,16,完整版课件,小结1.等效重力法解带电粒子在电场和重力场复合场中做圆周运,1.此小球摆动过程中的振动周期为多少?（摆角小于5,0,）,2.若将原题中电场E突然反向，求细线偏离竖直方向的最大偏角？（小于45,o,）,3.原题中至少给小球多大的初速度，才能使小球做圆周运动？,作业：,17,完整版课件,1.此小球摆动过程中的振动周期为多少?（摆角小于50）2.,拓展1此小球摆动过程中的振动周期为多少?（摆角小于5,0,）,解：由单摆周期公式,T,周,=2,设此题中等效重力加速度为 g,由题意可知等效重力mg,=mg/cos,将g,代入周期公式得:,T,周,=2,18,完整版课件,拓展1此小球摆动过程中的振动周期为多少?（摆角小于50）,拓展2 若将原题中电场E突然反向，求细线偏离竖直方向的最大偏角？（小于45,o,）,解：电场E反向，由受力可知摆动的等效最低点在竖直偏左角处，等效摆的摆角为2，再由对称性可知，小球偏离竖直方向的最大夹角为3。,19,完整版课件,拓展2 若将原题中电场E突然反向，求细线偏离竖直方向的最,拓展3 原题中至少给小球多大的初速度，才能使小球做圆周运动？,解：由题意等效重力F,合,=mg/cos,g,，,=g/cos 等效最高点v,0,=,由动能定理:,F,合,2 L =mv,2,/2-mv,0,2,/2,解得:,v=,20,完整版课件,拓展3 原题中至少给小球多大的初速度，才能使小球做圆周运,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！,感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，,