体育班教案第九章磁场

1、物理体育班教案 九 磁场高考要求高考中长城以带电粒子在有界磁场中运动的临界问题、在复合场或组合场中运动的受力分析、运动分析等为主要考查内容： 1.磁感应强度、磁感线、安培力、洛伦兹力的理解及安培定则和左手定则的运用，一般以选择题的形式出现2安培力的大小计算，以及带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的分析与计算一般以计算题的形式出现3带电粒子在分立场、混合场中的运动问题仍是本章考查的重点内容，极易成为试卷的压轴题. 第1讲磁场的描述磁场对电流的作用1.知道磁感应强度的概念及定义式，并能理解与应用.2.会用安培定则判断电流周围的磁场方向.3.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题教学重点

2、：会用安培定则判断电流周围的磁场方向和会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题教学难点：会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力及平衡类问题。课时安排：2课时高效课堂教学模式：四个环节教学教学过程： 一、磁场和磁感线（三合一） 1、磁场的基本性质：对放入其中的磁铁和电流有力的作用 2、磁场的方向（矢量）：磁针北极的受力方向，磁针静止时N极指向（如图）。 3、磁感线：切线磁针北极磁场方向 4、典型磁场磁铁磁场和电流磁场（安培定则（右手螺旋定则） 地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场 5、磁感线特点： 客观不存在、 外部N极出发到S，内部S极到N极 闭合、不相交、 描

3、述磁场的方向和强弱 6匀强磁场（1）定义：B的大小和方向处处相同，磁感线平行、等距、同向 （2）来源：距离很近的异名磁极之间通电螺线管或条形磁铁的内部，边缘除外 二、磁场对电流的作用安培力力向外B 1安培力的方向 （左手定则）伸开左手，使大拇指与四指在同一个平面内，并跟四指垂直，让磁感线穿入手心，使四指指向电流的流向，这时大拇指的方向就是导线所受安培力的方向。（向里和向外的表示方法（类比射箭）IF 规律：（1）左手定则 （2）FB ，FI，F垂直于B和I所决定的平面。但B、I不一定垂直 安培力的大小与磁场的方向和电流的方向有关，两者夹角为900时，力最大，夹角为00时，力0。猜想由90度到0度

4、力的大小是怎样变化的 2安培力的大小：匀强磁场，当B I 时，F B I L SNI 例题： 1、安培力的方向NSFFF /F【例1】如图所示，可以自由移动的竖直导线中通有向下的电流，不计通电导线的重力，仅在磁场力作用下，导线将如何移动？【例2】 条形磁铁放在粗糙水平面上，正中的正上方有一导线，通有图示方向的电流后，磁铁对水平面的压力将会（增大、减小还是不变？）。水平面对磁铁的摩擦力大小为。S N【例3】 如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？ 2.安培力大小的计算【例4】 如图所示，光滑导轨与水平面成角，导轨宽L。匀强磁场磁感应强度为B。金

5、属杆长也为L ，质量为m，水平放在导轨上。当回路总电流为I1时，金属杆正好能静止。求：B至少多大？这时B的方向如何？若保持B的大小不变而将B的方向改为竖直向上，应把回路总电流I2调到多大才能使金属杆保持静止？ 三.小结： 补充例题：资料书 课堂练习：资料书第2讲 磁场对运动电荷的作用教学目标： 1.会计算洛伦兹力的大小，并能判断其方向. 2.掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题教学重点：会计算洛伦兹力的大小，并能判断其方向.教学难点：掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，并能解决确定圆心、半径、运动轨迹、周期、运动时间等相关问题课

6、时安排：3课时高效课堂教学模式：四个环节教学教学过程：一 洛伦兹力的方向左手定则：1、 四指指向正电荷的运动方向或负电荷运动的反方向2、 大拇指指向洛伦兹力的方向vFFvv力向里3、 f B f v 4、q、v、B三者有一个或三个“反向”，则f变向 若有两个“反向”则f反向不变 （1）电荷静止，f0（2）vB，f0（3）vB，f 最大 二洛伦兹力的大小 强调：洛伦兹力不做功 三、带 电 粒 子 的 圆 周 运 动 1、运动状态匀速圆周运动v 匀强B，忽略重力f v，洛伦兹力不做功，速率不变f q v B，充当向心力 2轨道半径和周期 ： 周期与速率无关，对于确定的磁场，周期取决于荷质比。 3

7、圆心的确定 (1)已知入射点、出射点、入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，图中P为入射点，M为出射点)(2)已知入射方向、入射点和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨迹的圆心(如图乙所示，P为入射点，M为出射点) 4 半径的确定：可利用物理学公式或几何知识(勾股定理、三角函数等)求出半径大小 5 运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间表示为：tT(或t) 例题：【例1】 洛伦兹力的大

8、小计算和方向判定如图1所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的速率均为v，带电荷量均为q.试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并指出洛伦兹力的方向 【例2】带电粒子在有界匀强磁场中运动的分析如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出，若AOB120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为（ ）A. B. C. D.四、带电粒子在匀强磁场中运动的临界和极值问题（简单分析即可） 1 临界问题的分析思路 (1)找出临界状态及临界条件；(2)总结临界点的规律；(3)解出临界量；(4)列出公式

9、 2 极值问题的分析思路 即求的某个物理量最大值或最小值的分析或计算，求解的思路一般有以下两种：一是根据题给条件列出函数关系式进行分析、讨论；二是借助于几何图形进行直观分析 【例2】两极板M、N相距为d，板长为5d，两板未带电，板间有垂直于纸面的匀强磁场，如图所示，一大群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v射入板间，为了使电子都不从板间穿出，磁感应强度B的范围怎样？(设电子电荷量为e，质量为m)五.小结：补充例题：第讲课 带电粒子在复合场中的运动教学目标：1. 能分析计算带电粒子在复合场中的运动.2. .能够解决速度选择器、磁流体发电机、质谱仪等磁场的实际应用问题教学重点：能分析计算带电粒子

10、在复合场中的运动.教学难点：能分析计算带电粒子在复合场中的运动.课时安排：3课时高效课堂教学模式：四个环节教学教学过程： 一、带电粒子在复合场中运动的应用实例1质谱仪 (1)构造：如图所示，由粒子源、加速电场、偏转磁场和照相底片等构成 (2)原理：粒子由静止被加速电场加速，根据动能定理可得关系式qUmv2. 粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律得关系式qvBm. 由两式可得出需要研究的物理量，如粒子轨道半径、粒子质量、比荷r ，m，.2回旋加速器 (1)构造：如图所示，D1、D2是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中 (2)原理：交流电的周

11、期和粒子做圆周运动的周期相等，粒子在圆周运动的过程中一次一次地经过D形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地反向，粒子就会被一次一次地加速由qvB，得Ekm，可见粒子获得的最大动能由磁感应强度B和D形盒半径r决定，与加速电压无关3速度选择器(如图所示) (1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相垂直这种装置能把具有一定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qEqvB，即v.4磁流体发电机 (1)磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能 (2)根据左手定则，如图中的B是发电机正极 (3)磁流体发电机两极板间的距离为L，等离子体速度为v，磁场的磁感

12、应强度为B，则由qEqqvB得两极板间能达到的最大电势差UBLv.5电磁流量计工作原理：如图9所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷(正、负离子)， 在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即：qvBqEq，所以v，因此液体流量QSv·.二、考点一带电粒子在叠加场中的运动 此时解题要通过受力分析明确变力、恒力做功情况，并注意洛伦兹力不做功的特点，运用动能定理、能量守恒定律结合牛顿运动定律求出结果E B 【例1】 一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁

13、场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带_，旋转方向为_。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为_。 【例2】 如图1所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中()A小球的加速度一直减小 图1B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是vD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v二、考点二带电粒子在组合场中的运动 1解题时要弄清楚场的性质、场的方向、强弱、范围等2要进行正确的受力分析，确定带电粒子的运动状态3分析带电粒子的运动过程，画出运动轨迹是解题的关键【例3】如图所示，坐标平面第象限内存在大小为E4