"等效法"巧解复合场的圆周运动问题

带电粒子在匀强电场和重力场组成的复合场中做圆周运动的问题是高中物理教学中一类重要而典型的题型。对于这类问题,若采用常规方法求解,过程复杂,运算量大。若采用“等效法”求解,则能避开复杂的运算,过程比较简捷。所谓“等效法”就是先求出重力与电场力的合力,将这个合力视为一个“等效重力”,将a=F合/m视为“等效重力加速度”。再将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解即可。下面通过两个实例分析说明“等效法”在此类问题中例的应1用。如图1,半径为R的光滑绝缘圆环固定于竖直平面内,环上套有一个质量为m带正电…     

巧用“等效”解复合场问题

在解决电场与重力场的复合场问题时，带电体或带电微粒在重力和电场力的共同作用下运动，当重力和电场力同时做功时，发生机械能与电势能的相互转化时，对带电体而言，它的机械能是不守恒的，但是，如果将复合场转化为一个等效重力场，将重力和电场力的合力转化为一个等效重力，则对该带电体而言就“机械能守恒”了，就可以使用“等效机械能守恒定律”了。     

信息提取类实验探究题

等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。它是物理学研究的一种重要方法。在中学物理中，合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等，都是根据等效概念引入的。常见的等效法有“分解”、“合成”、等效类比、等效替换、等效变换、等效简化等，从而化繁为简、化难为易。匀强电场有许多性质与重力场非常相似，所以在有些电场问题解题的过程中，可以将电场与重力场加以比较，将匀强电场等效类比为重力场中熟悉的模型问题。按照重力场中物体的运动特点去研究问题，可以使学生对物理问题的分析和解答变得简捷，     

用等效重力分析复合场(高二、高三)

如果物体在复合场中所受到的力均为恒力,那么物体所受的合力也为恒力.将这个合力视为等效重力,复合场问题就可以转化为重力场问题了. 1.斜抛运动例1 在电场强度为E的水平电场中,以初速度v_0竖直向上抛出一个质量为m、电量为q的小球,求小球在运动过程中的最小速度为     

复合场中的匀速圆周运动

带电粒子在电场、磁场、重力场的复合场中做匀速圆周运动时,除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零;若带电粒子在复合场中的某个方向上做匀速圆周运动,则洛伦兹力的一个分力和某一恒力平衡．     

“过山车”模型的基本规律及应用

“过山车”模型是圆周运动和机械能守恒定律重要的综合模型．研究和掌握“过山车”模型的基本规律，通过等效、类比的方法，可以极为简捷地分析和解答竖直平面内的各种圆周运动问题（包括在等效重力场中），有时一眼就可以看出结果了．     

运用等效法巧解电场问题

等效法是从效果等同出发来研究物理现象和物理过程的一种科学方法.等效法总是把复杂的物理现象和过程转化为理想的、简单的、等效的物理现象和过程来研究和处理,匀强电场有许多性质与重力场非常相似,所以在有些电场问题解题的过程中,可以将电场与重力场加以比较,在力、能量、做功方面寻找它们的共性,将匀强电场等效为重力场,按照重力场中物体的运动解决电场问题.例1如右图所示,绝缘细线长为l,一端系一质量为m,带电荷量为 Q的带电小球,处在竖直向上的匀强电场中,电场强度为E.已知QE=3mg,小球恰好能绕O点做圆周运动,求小球运动的最小速度.解…     

等效法处理重力场和电场的复合场问题

正物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动,但是对处在匀强电场中的带电物体而言,它的周围不仅有重力场,还有匀强电场,同时研究这两种场对物体运动的影响,问题就会变得复杂一些.此时,若能将重力场与电场合二为一,用一个全新的"复合场"(可形象称之为"等效重力场")来代替,不仅能得到"柳暗花明"的效果,同时也是一种思想的体现.那么,如何实现这一思想方法呢?一、概念的全面类比为了方便后续处理方法的迁移,必须首先搞清"等效重力     

简化是一种美——浅谈等效重力场解决物理问题

<正>物体仅在重力场中的运动是最常见、最基本的运动,但在解答质量不可忽略的带电物体在匀强电场中运动、能量问题时,我们常采用的方法是:把物体的运动分解成沿重力和电场力方向的两个分运动,同时研究这两种场对物体运动的影响,然后根据要求解答有关问题。用该种方法处理一些电场问题时,显得繁琐。此时,若能将重力场与电场合二为一,用一个全新的"复合场"(可形象称之为"等效重力场")代替,就会显得     

圆周运动的轻绳模型在匀强电场中的应用

通过受力分析,轻绳模型在匀强电场要受恒定的电场力,电场力可以与重力同向、反向,或与重力方向垂直,因此小球的运动与只在重力场当中的不完全一样。在匀强电场中,小球可做非匀速圆周运动或匀速圆周运动,做圆周运动的临界速度可在最高点、最低点或其他位置。     

构造速度法巧解一类竞赛题

有一类竞赛题：带电粒子在匀强磁场、匀强电场和重力场中运动，所受的洛伦兹力大小和方向随时间而变化，运动过程复杂，常规解法难于求解此类问题。因该类问题中带电粒子所受的重力或电场力是恒力，故可以采用构造速度的方法来巧妙地解答该类问题。构造速度法就是根据带电粒子所受重力或电场力的情况，     

“复合场”概念的应用

如果空间某处同时存在重力场和电场，就可以把它们合成，合成后可看作一个新的场，称之为“复合场”．带电体同时受重力和电场力作用，可以看作受二力的合力——“复合场力”的作用；重力和电场力做功的代数和即复合场力所做的功；带电体在重力场和电场中的运动，可看成是在复合场中的运动；带电体所具有的重力势能和电势能的代数和可称为“复合场势能”．     

巧析竖直平面内的圆周运动

提出了对圆周运动中最高点和最低点的正确理解,再通过研究重力场中竖直平面内的圆周运动,提炼技巧,通过类比法,分析了如何在重力和匀强电场的复合场中巧妙地选取圆周运动的最高点和最低点,以及最高点所对应的临界问题。     

构造速度法巧解一类竞赛题

有一类竞赛题:带电粒子在匀强磁场、匀强电场和重力场中运动,所受的洛伦兹力大小和方向随时间而变化,运动过程复杂,常规解法难于求解此类问题.因该类问题中带电粒子所受的重力或电场力是恒力,故可以采用构造速度的方法来巧妙地解答该类问题.构造速度法就是根据带电粒子所受重力或电场力的情况,在某一方向或某几个方向构造一对或几对大小相等、方向相反的速度,让带电粒子因以其中一个速度或几个速度运动时而所受的洛仑兹力与所受的重力或电场力相平衡,这样就可以将带电粒子的复杂运动看成是一个或几个匀速直线运动与以其余分速度的合速度作匀速圆周运动的合运动.构造速度法解题思路清晰,解题步骤简便,且便于学生理解和掌握,下面举例说明.     

“等效重力"法的两个应用

等效法是物理学中常用的一种思维方法． 在研究一些复杂问题时,通过等效法将其转换 成理想的、简单的或比较熟悉的情景下的问题 来处理,这样使我们更容易把握物理过程中各 物理量间的关系,易于解决问题．等效重力法是 把某个力等效为重力,通过知识的迁移,将问题 转换成重力场中熟悉的问题来解决的一种方 法．     

运用等效法巧解带电粒子在匀强电场中的运动

等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法.它是物理学研究的一种重要方法.在中学物理中,合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等,都是根据等效概念引入的.常见的等效法有"分解"、"合成"、等效类比、等效替换、等效变换、等效简化等,从而化繁为简、化难为易.匀强电场有许多性质与重力场非常相似,所以在有些电场问题解题的过程中,可以将电场与重力场加以比较,将匀强电场等效类比为重力场中熟悉的模型问题.按照重力场中物体的运动特点去研究问题,可以使学生对物理问题的分析和解答变得简捷,而且对灵活运用知识,促使知识、技能和能力的迁移,都会有很大的帮助.笔者整理了带电粒子在匀强电场中运动的一部分熟悉的模型的问题,应用等效法来解决.     

重力场＋匀强电场=等效重力场

研究重力场和匀强电场对带电体运动的影响,可以将重力场与电场合二为一,用一个全新的“复合场”（称“等效重力场”）来代替．     

“等效替代”方法在电场单元习题中的应用

电场是整个电学的理论基础。高中电学中,对场的阐述虽然是初步的,但接触的面是很广泛的,其中电场与重力场结合在一起的问题是比较复杂的,学生碰到这一类习题往往无从下手。实际上,这一方面的习题如果能从“等效替代”的思路来寻找答案的话,往往能简化思考过程,起到事半功倍的效果。所谓等效替代就是将一个复杂的研究对象或复杂的物理过程在所研究问题等效的前提下,用一简单明了的对象或过程取而代之。例一条长为 L 的细线,上端固定在0点,下端系一个质量为 m 的小球,将它们置于一个很大的匀强电场中,电场强度大小为 E,方向水平向右。已知当小球在 A 点平衡     

等效法是简化物理过程的一种基本方法

“等效法”是一种分析问题的基本方法，可以把复杂的物理过程简化为简单的物理过程来研究处理，对开发学生智力、提高解决问题的能力、减化分析过程将起着十分重要的作用。     

从物理竞赛迁移到高考的应用——“配速法”

不计重力的带电粒子沿垂直匀强磁场方向运动时将受到洛伦兹力的作用做匀速圆周运动,这是常见问题。若粒子除受洛伦兹力外还受到其他力,则高中学生能处理的问题无非是洛伦兹力与其他力平衡做匀速直线运动或所有其他力平衡后合力为洛伦兹力做匀速圆周运动两种情况。若是出现复杂的曲线运动时,由于速度的大小和方向时刻在改变,洛伦兹力就时刻改变,要求解此类问题的运动情况,高中阶段几乎没有办法解决。但在物理竞赛中,经常会碰到这种题型,处理方法是为带电粒子配上一对大小相等方向相反的速度(其实合速度等于零)或对带电粒子的初速度进行分解,把复杂的曲线运动分解为匀速直线运动和匀速圆周运动的合成,这两种运动是高中生所熟知的。这实际上是借助等效原理和运动的合成分解原理,在全新的数理模型基础上简化了问题,这种方法常称为"配速法"。