(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 高三物理备课组主题式公开课教案
课题：应用力学规律解决电场相关的运动与能量问题
授课：马驰日期：2005.11.29
教学目标
知识与技能：力、能两角度电场中的基本概念、基本性质；力的三种作用所对应的力学规律和不同运动形式的特点。
过程与方法：正确完整的受力分析；运动的三条处理途径
情感态度与价值观：物理知识结构的严谨；方法技巧的统一。
教学重点与难点
重点：一是电学知识的基本概念、基本性质；二是正确应用力学的基本规律；
难点：力学知识中灵活多变的方法在电场问题中迁移。
教学过程
在物理学科内，电学与力学结合最紧密，电学知识又是与实际问题及现代科技联系最多的内容。在高考中，最复杂的题目往往是力电综合题。今天我们研究以带电粒子在电场中为模型的电学与力学的综合问题，运用的基本规律主要是力学部分的。
解决好力电综合题目的关键：一是明确电学知识的基本概念、基本性质；二是正确应用力学的基本规律；三是迁移力学知识中灵活多变的方法。
一. 电场中的基本概念、基本性质
1. 力的角度：
电场力：F= Eq F= kQ1Q2 r2
电场强度：E= Fq E= kQ r2E=Ud
2. 能的角度：
电势差：U AB= W AB q U=Ed
电场力做功：W AB = qU AB W= Fscosθ
电势能：
功能关系：
二. 应用的主要力学规律
1. 力的瞬时作用：对物体（质点），牛顿第二定律F合=ma
2. 力的空间积累作用：对物体（质点），动能定理W总=ΔE k =E k2 –E k1；只有重力或系统内弹力做功时，机械能守恒定律E2=E1即E k2+E p2=E k1+E p1
3. 力的时间积累作用：对物体（质点），动量定理I合=Δp= p′-p；对系统所受
外力的合力为零时，动量守恒定律m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2
三. 基本解题思路
1. 认真审题，弄清题意。（前提）
2. 确定研究对象，受力分析、运动分析、做功分析、过程分析（不变量、变量、关联量）。（关键）
3. 明确解题途径，正确运用规律。（核心）
4. 回顾解题过程，分析解题结果。（保证）
四. 解题的三条基本途径和优选策略
1. 力与运动的观点：受力分析、牛顿运动定律与运动学规律
运动学规律：静止，匀速直线规律，匀变速直线运动规律，匀变速曲线运动规律（运动的合成与分解、平抛运动），圆周运动规律（以点电荷为圆心运动或受装置约束运动），带电粒子在交变电场中周期性运动及往复运动。
2. 能量的观点：动能定理、功能关系、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律
功能关系：
（1），，，
（2），一对滑动摩擦力对系统的总功为负，除重力或弹力以外只有滑动摩擦力做功时，绝对值
能量（机械能、电势能、内能）守恒的表达式：①初态和末态的总能量相等，即E初=E末；②某些形式的能量的减少量等于其他形式的能量的增加量，即ΔE减=ΔE增；
③各种形式的能量的增量的代数和为零，即ΔE1+ΔE2+…ΔE n=0。
3. 动量的观点：动量定理，动量守恒定律。注意矢量性，解题时先选取正方向。
例3. 如图所示，电容器固定在一个绝缘座上,绝缘座放在光滑水平面上,平行板电容器板间的距离为d,右极板上有一小孔,通过孔有一左端固定在电容器左极板上的水平绝缘光滑细杆,电容器极板以及底座、绝缘杆总质量为M.给电容器充电后,有一质量为m的带正电小环恰套在杆上以某一初速度v0对准小孔向左运动,并从小孔进入电容器,设带电环不影响电容器板间电场分布.带电环进入电容器后距左板的最小距离为0.5d,试求：
（1）带电环与左极板相距最近时的速度v；
（2）此过程中电容器移动的距离s.
（3）此过程中能量如何变化？
解析：
（1）带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动，而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动，当它们的速度相等时，带电环与电容器的左极板相距最近，由系统动量守恒定律可得：
动量观点：
，
力与运动观点：设电场力为F
，
（2）能量观点：
对m：－Eq·（ｓ＋）＝mv２－mv0２
对M：Eqs＝Mv２－0
－Eq＝（m＋M）v２－mv0２
所以ｓ＝·
运动学观点：
对M：
对m: 解得：
带电环与电容器的速度图象如图所示.由三角形面积可得：
, ,
解得：
4. 选用的一般策略
①对多个物体组成的系统讨论，在具备守恒条件时优先考虑二个守恒定律；出现相对距离（或相对路程）时优先考虑功能关系。
②对单个物体的讨论，宜用两个定理，涉及时间优先考虑动量定理，涉及位移优先考虑动能定理。
③研究所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系，涉及过程的细节（加速度），且受恒力作用时，考虑用牛顿运动定律和运动规律。非匀强电场一般不适用力与运动的观点这一途径，除了以点电荷为圆心的圆周运动。
④两个定律和两个定理，只考查一个物理过程的始末两个状态，对中间过程不予以细究，这是它们的方便之处，特别是变力问题，充分显示出其优越性。有些题目可以用不同方法各自解决，有些题目得同时运用上述几种方法才能，三种观点不要绝对化。
例2.（02全国理综）如图所示有三根长度皆为l＝1.00 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别挂有质量皆为m＝1.00×kg的带电小球A和B，它们的电量分别为一q和＋q，q＝1.00×C．A、B之间用第三根线连接起来．空间中存在大小为E＝1.00×106NC的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示．现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置．求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少．（不计两带电小球间相互作用的静电力）
点拨解疑：图（1）中虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断后重新达到平衡的位置，其中、分别表示OA、AB与竖直方向的夹角。A球受力如图（2）所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向左；细线OA对A的拉力T1，方向如图；细线AB对A的拉力T2，方向如图。由平衡条件得
①②
B球受力如图（3）所示：重力mg，竖直向下；电场力qE，水平向右；细线AB对B 的拉力T2，方向如图。由平衡条件得
