对一道静电学习题的思考与解析教辅资源

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对一道静电学习题的思考与解析　　有这样的一道题:有两个带电小球，一个固定在地面上，与地绝缘。另一个在其上方高H的地方由静止下落，碰撞过程中无能量损失，且不计空气阻力影响。问当碰后上升的高度与原来的高度做比较大小。　　这是一道选择题，围绕着等量的同种电荷与等量异种电荷来做相关分析。　　异种电荷来讲，这是比较好判断的，在由静止开始下落之时，是重力做了正功，而电场力也是做了正功，当相互接触时电荷做中和，后不带电，电场也就消失。这样可以列出下面的方程：mgH+W= Ek 当而当离开带电小球之后，只有重力做了功而且是负功那么就会有：Ek =mgh 不难看出两个高度存在着大小关系，即h>H。　　同种电荷来讲，这种能量分析的思想加进来之后会给这种情况带来困难。相同的道理可以把下落阶段当做研究过程，重力仍然做了正功，而电场力做了负功，依动能定理可得：mgH-W=Ek 当相互碰撞过程无能量损失，则在上升时重力做了负功，而电场力做了正功，那么可以由动能定理列出方程：-mgh+W’0-Ek 即Ek=mgh-W’下落过程与上升过程不难得出下面式子：mgH-W=mgh-W’。如果从重力做功与电场力做功与距离有关的角度来看场力做功多少与重力做功的变化情况是一致的，那么此等式，也就恒成立了，那么结论就是无法确定的。　　从电场力kQq/R×R的功，还需要有高度，那就是电场力方向上通过的距离，下落时是H，上升时是h，可是两者却不能相乘去算电场力的功，因为电场力是一个随距离变化的变力。　　看来，两种猜想去做都得不到正确的选项。　　从能量角度来讲，物体之间守恒量应该就是能量，高中阶段所认识到的一些物体的运动的实质问题，就是能量问题，在没有办法求解习题情况下，都会选择能量守恒，或者应用动能定理来解题，可是这道题，却没有办法求解。　　在没有办法的情况下，我们考虑到了受力分析。竖直上抛运动，里面有下落阶段也就是自由落体运动，而且从运动规律来看，向上和向下存在着完美的对称关系，把其运动的轨迹从最高点一分为二，加速度相同，速度大小相等方向相反。从上往下看都可以看做是自由落体运动。　　这两个电荷是不是能够这样看呢？我们发现在两个电荷的最低点为分界线，下落过程重力大于电场力有mg-Eq=ma，由于E的变化使得加速度a也在变化着。而上升阶段的加速度变化情况与对称位置应该是相同的，只不过是方向相反而已。如此说来，上升的小球只能达到原来的高度H，就静止再回落。那么结论也就是当是同种电荷时，下落的高度与上升的高度应该是相等的。　　反思：高三物理知识繁杂，学到的基础知识上升到一定层次后，将会出现可以用这样的观点去解题，也可以选用其它的方法，但能够选出正确合理的，能够使解题快捷，准确才是最终主旨。　　...........