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某同学对一道习题的解答如下: 题目:如图所示,空间有水平向右的匀强电场E与垂直纸面向外的匀强磁场B。竖直固定的绝缘长杆上套有一个带正电的小球,带电量为q、质量为m,小球和杆间的动摩擦因数为μ,且mg>μqE。现使小球由静止释放,求小球在下滑过程中的最大加速
某同学对一道习题的解答如下: 题目:如图所示,空间有水平向右的匀强电场E与垂直纸面向外的匀强磁场B。竖直固定的绝缘长杆上套有一个带正电的小球,带电量为q、质量为m,小球和杆间的动摩擦因数为μ,且mg>μqE。现使小球由静止释放,求小球在下滑过程中的最大加速
admin
2015-05-02
32
问题
某同学对一道习题的解答如下:
题目:如图所示,空间有水平向右的匀强电场E与垂直纸面向外的匀强磁场B。竖直固定的绝缘长杆上套有一个带正电的小球,带电量为q、质量为m,小球和杆间的动摩擦因数为μ,且mg>μqE。现使小球由静止释放,求小球在下滑过程中的最大加速度。
设小球在运动过程中,由于洛伦兹力产生的摩擦力为f
1
,由电场力产生的摩擦力为f
2
,小球受电场力如图所示:
其中f
1
=μqvB
f
2
=μqE
由牛顿第二定律,有mg-f
1
-f
2
=ma
当v=0时,a最大,即
答:小球在下滑过程中的最大加速度为
。
问题:
设计一个教学片断,帮助学生正确分析和解答该习题。
选项
答案
老师:对于这类问题的研究思路是怎么样的? 学生:先考虑物体受力情况,然后分析运动情况。 老师:这个题目的关键在于摩擦力的变化情况,你还记得摩擦力产生的条件吗? 学生:首先要先有弹力,然后接触面粗糙。 老师:好,你能试着分析一下运动过程中的弹力的变化吗? 学生:开始时静止,受到重力G、向左的支持力N、向上摩擦力f,向右的电场力F。随着运动速度的增加,然后随着小球下滑,速度逐渐增大,此时便产生向左的洛伦兹力,由于水平方向要平衡,所以支持力N减小,向上的摩擦力f随之减小。 老师:对,注意这里的摩擦力变化,是因为支持力发生了变化。按照这个思路,你能继续分析一下物体接下来的运动状况吗? 学生:洛伦兹力增大到与电场力相等时,此时支持力N=0,所以f=0,竖直方向只受重力,加速度a达到最大,mg=ma,解出a=g接着小球仍然向下运动,速度增大,向左的洛伦兹力增大,此时产生了向右的支持力N,N逐渐增大,导致f又逐渐增大,直到f=G时,达到最大速度v。 老师:对的,那就是说,在整个过程中,加速度逐渐增大到g,后逐渐减小,能总结一下这一类题的解题思路吗? 学生:先分析物体受力情况,分析物体的运动情况,要时刻考虑力的变化情况。
解析
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物理学科知识与教学能力题库教师资格分类
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物理学科知识与教学能力
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