带电粒子在复合场中的运动教案.doc

高三物理公开课带电粒子在复合场中的运动教案课题名称带电粒子在复合场中的运动课时安排1课时授课人赵忠海一考情分析学习目标重点：掌握对带电粒子在电场或磁场中运动进行分析的基本力学方法及解题思路；难点：学会作出带电粒子在复合场中运动轨迹图象的方法。二学习内容带电粒子在电场或磁场中运动基本知识电加速（匀加速直线运动）力学分析方法受力特点：电场力与速度在同一直线上 运动特点：匀变速直线运动能量观点：动能定理 动力学观点：牛顿第二定律及运动学方程 电偏转（类平抛运动）力学分析方法受力特点：电场力与速度垂直，竖直向下运动特点：类平抛运动动力学观点：运动的合成与分解水平方向：匀速直线运动竖直方向：初速度为零的匀加速直线运动 离开电场时速度 能量观点：动能定理磁偏转模型（匀速圆周运动）几何处理方法力学分析定圆心画出轨迹，求半径画圆心角1.定圆心基本方法：在入射点及出射点分别作出垂直线，两线交点即是圆心；2.由轨迹图找出几何关系：常见找出三角形（特别是直角三角形，包含轨迹半径及已知边长）3.速度偏向角等于轨迹所对的圆心角受力特点：洛仑兹力总与速度垂直，且不做功 运动特点：匀速圆周运动动力学观点：牛顿第二定律及圆周运动物理量关系 例题分析及方法总结 27（20分）电视机的显像管中，电子速的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区中心为O，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度 ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？（1）审题：审清题目已知物理量及符号 未知物理量及符号 关键字眼及语句 挖掘题目隐含的条件（2）运动过程分析：运动过程分析第一阶段第二阶段受力特点运动特点物理规律受力特点运动特点物理规律只受电场力，电场力与速度在同一直线匀加速直线运动动能定理只受洛伦兹力，洛伦兹力与速度垂直匀速圆周运动牛顿第二定律（3）规范解答过程：必要的文字说明；作出准确受力分析图及运动轨迹图；建立准确物理方程解：（1）带电粒子在电场中加速运动，由动能定理得 粒子经电场加速射入磁场时的速度 方向水平向右 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力 带电粒子运动轨迹如图所示，由几何关系可知 可得拓展问题解答：带电粒子在复合场中做匀变速直线运动，答案：AD拓展问题：（2012年高考）18.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A.所受重力与电场力平衡B.电势能逐渐增加C.动能逐渐增加D.做匀变速直线运动拓展小结：对带电粒子进行受力特点及运动特点，是解题的前提；24（18分）如图所示，在y0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上yh处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y 处的P3点。不计重力。求（l）电场强度的大小。（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。（3）磁感应强度的大小。 运动过程分析第一阶段第二阶段受力特点运动特点物理规律受力特点运动特点物理规律只受电场力电场力与速度垂直类平抛运动牛顿第二定律运动学公式只受洛伦兹力洛伦兹力与速度垂直匀速圆周运动牛顿第二定律圆周运动规律解：（1）带电粒子在电场中做类平抛运动 轴： 轴： 带电粒子的场强为 （2）带电粒子离开电场时速度为 带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力运动轨迹如图所，由几何关系可知 磁感应强度24.(19分)在同时存在匀强电场和匀强磁场空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图所示.已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g.问:一质量为m、带电量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴（x、y、z）上以速度v做匀速运动？若能，m、q、E、B、v及g应满足怎样的关系？若不能，说明理由。第一种情况：mg qE,由平衡条件知洛仑兹力f 沿z轴正向，粒子以v沿x轴正向运动由匀速运动易知其条件是：mgqE=qvB第二种情况：mgqE,则f沿z轴负方向 ，粒子以v沿x轴负向运动，由匀速运动知条件是：qEmg=qvB（汕头市统考）如图所示，在一底边长为2L，45的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场. 现有一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从O点垂直于AB进入磁场，不计重力与空气阻力的影响.(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度？ (2)磁感应强度B为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板？UABOCL (3)增加磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与AB板碰撞的作用时间，设粒子与AB板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)参考解答：依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为v 由 （2分）得 （1分）要使圆周半径最大，则粒子的圆周轨迹应与AC边相切，设圆周半径为R由图中几何关系：ABOCULR（3分）由洛仑兹力提供向心力： （2分）联立解得 （2分）设粒子运动圆周半径为r， ，当r越小，最后一次打到AB板的点越靠近A端点，在磁场中圆周运动累积路程越大，时间越长. 当r为无穷小，经过n个半圆运动，最后一次打到A点. 有： （2分）ABOCLU圆周运动周期： （2分）最长的极限时间 （2分）由式得： （2分）课外作业二如图所示，匀强电场区域和匀强磁场区域是紧邻的且宽度相等均为d，电场方向在纸面内竖直向下，而磁场方向垂直纸面向里。一带正电粒子(重力不计)从0点以速度V0沿垂直电场方向进入电场，从A点射出电场进入磁场，离开电场时带电粒子在电场方向的偏转位移为电场宽度的一半，当粒子从磁场右边界上C点穿出磁场时速度方向与进入电场0点时的速度方向一致，求：(1)粒子进入磁场时的速度V为多少?(2)电场强度E和磁感应强度B的比值E/B；(3)粒子在电、磁场中运动的总时间。解：（1）粒子在电场偏转垂直电场方向 平行电场方向 解得Vy=V0 (1分)