高中物理必考匀强电场中竖直平面上的圆周运动课件（共21张PPT）（最新）

解析为圆周上的点，因此要由径向的合力提供向心力。

在过程中在点对小滑块小滑块对地的压力由有.方向竖直向下对小滑块在圆弧上进行分析，可知点为物理最低点，亦为小滑块摆动时的平衡位置，则小滑块由过程增大到最大值，由过程减小到，进入水平轨道后做加速度的匀减速直线运动，当速度减为时，通过计算可知，则小滑块不能保持静止，将水平向左做加速度的匀加速直线运动，由于，小滑块第二次到达点时的速度小于第理最低点的位置，利用相关规律，可以化繁为简，加快解题速度到达的速度，之后，小滑块滑上圆弧，在与间点速度变为，以后重复先前的运动过程，但每次在水平轨道上做匀减速直线运动的位移均小于前次，即速度减为的位置愈来愈逼近点。

经过多次往复运动后，小滑块到达点时速度为，但任然不能保持静止，其将在圆弧上以物理最低点点即平衡位置为中心，在如图所示的与点之间做类似于单摆的摆动。

由能量转化分析可知在自点开始运动到最终到达点速度为时，减小的重力势能转化为增加的电势能与由于摩擦产生的内能，令小滑块在水平轨道上的总路程为总，则总解得总对于复合场中竖直平面上的圆周运动的相关问题，可舍弃抽象的“等效场”思维，通过确定物理最高点与绝缘光滑圆环在竖直平面内，环上套有质量为，带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如下图所示，珠子所受静电力是重力的，现将珠子从环上最低点点由静止释放，则珠子在运动过程中所能获得的最大速度及环对珠子的最大弹力大小。

解析对子进行受力分析如图，则点为物理最低点，在该点珠子的速度最大，获得的动能最大，且该处所受环的弹力最大。

在过程中又由有在点对珠子分析由有做完整圆周运动的条件欲使带电体能在竖直平面做完整的圆周运动，则带电体必须能顺利通过物理最高点，而在物理最高点处又由有复合场中的对称性在竖直平面圆周运动轨迹上，关于通过物理最高点与物理最低点或平衡位置的直径对称的任意两点，其加速度与速度的大小定相等。

例如下图所示，是位于竖直平面内半径.的圆弧的光滑轨道，其下端点与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处于水平向左的匀强电场中，电场强度，今有质量为.，带电荷量的小滑块可视为质点从点由静止释放，若已知小球与水平轨道间的动摩擦因数.，取，求小滑块第次经过圆形轨道最低点时对地的压力描述下小滑块的最终运动情形小滑块在电体所受弹力最小，且该位置带电体速度存在极小值，两者存在关系式场合场合时时，速度取最小值，此，当其中例在水平向右的匀强电场中，有质量为，带正电的小球，用长为的绝缘细线悬挂于点，当小球静止时细线与竖直方向夹角为如图，现给小球个垂直悬线的始速度，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动，试求小球做圆周运动的过程中，速度的最小值小球做圆周运动的过程中，速度的最大值。

解析由分析点速度最小由有由分析知点速度最大，在过程中质量为，带电量为，用根绝缘轻绳系在点，使其在竖直平面内做圆周运动，试分别确定四个图形中的几何最高点几何最低点物理最高点物理最低点。

甲图乙图丙图丁图解析在各图中作出小球受力示意图由新建概念的定义有由图甲可知两点分别为小球圆周运动的几何最高点与几何最低点，点为物理最低点，点为物理最高点，且由图乙可知两点分别为小球圆周运动的几何最高点与几何最低点，点为物理最低点，点为物理最高点，且由图丙可知两点分别为小球圆周运动的几何最高点与几何最低点，此两点亦分别为物理最高与物理最低点由图丁可知两点分别为小球圆周运动的几何最高点与几何最低点。

当时，重力与电场力的合力方向竖直向上，因此点为物理最高点，点为物理最低点当时，重力与电场力的合力方向竖直向下，因此点为物理最高点，点为物理最低点当时，重力与电场力平衡，这两个力对圆周运动无任何影响，此时不存在物理最高点与物理最低点，带电体可在竖直平面上做匀速圆周运动。

二关于物理最高点与物理最低点的相关规律及应用圆周上速度的特点做完整圆周运动的条件复合场中的对称性圆周上速度的特点若带电体在竖直平面做圆周运动，则带电体在物理最低点处所受弹力最大，且该位置带电体的速度最大，两者存在关系式场合例半径为匀强电场中竖直平面上的圆周运动匀强电场中竖直平面上圆周运动的相关问题，我们般习惯于利用“等效场”的思维来解题。

这方法对学生而言，理解难度大，不易熟练掌握。

下面我们通过几个新概念的建立谈下此类问题的另类解题技巧。

新概念几何最高点几何最低点物理最高点物理最低点新概念的建立.几何最高点物体圆周运动轨迹上的最高位置。

.几何最低点物体圆周运动轨迹上的最低位置，与几何最高点关于圆心对称。

.物理最高点重力与电场力的合力方向沿半径且指向圆心的位置。

.物理最低点重力与电场力的合力方向沿半径且背离圆心的位置，与物理最高点关于圆心对称，在摆动过程中，该位置即为摆动的“平衡位置”。

例在下面甲乙丙丁四个图形中，匀强电场的电场强度为，小球质平轨道上通过的总路程。

解析为圆周上的点，因此要由径向的合力提供向心力。

在过程中在点对小滑块小滑块对地的压力由有.方向竖直向下对小滑块在圆弧上进行分析，可知点为物理最低点，亦为小滑块摆动时的平衡位置，则小滑块由过程增大到最大值，由过程减小到，进入水平轨道后做加速度的匀减速直线运动，当速度减为时，通过计算可知，则小滑块不能保持静止，将水平向左做加速度的匀加速直线运动，由于，小滑块第二次到达点时的速度小于第又由有复合场中的对称性在竖直平面圆周运动轨迹上，关于通过物理最高点与物理最低点或平衡位置的直径对称的任意两点，其加速度与速度的大小定相等。

例如下图所示，是位于竖直平面内半径.的圆弧的光滑轨道，其下端点与水平绝缘轨道平滑连接，整个轨道处于水平向左的匀强电场中，电场强度，今有质量为.，带电荷量的小滑块可视为质点从点由静止释放，若已知小球与水平轨道间的动摩擦因数.，取，求小滑块第次经过圆形轨道最低点时对地的压力描述下小滑块的最终运动情形小滑块在