《带电粒子在复合场中的运动》教案

1、带电粒子在复合场中的运动教案一、教学目标（一）知识与技能1.知道什么是复合场，以及复合场的分类和特点。2.掌握带电粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。（二）过程与方法1.让学生学会从动力学和能量这两个角度来分析粒子的运动问题。2.让学生注意重力、电场力和洛伦兹力各自的特点。（三）情感、态度与价值观让学生利用所学知识去解决实际当中的问题，体会物理规律在自然界中的普遍性。二、教学重难点教学重点：粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。教学难点：三种场复合时粒子运动问题的求解。三、教学方法引导探究、讲授、讨论、练习、总结四、教学过程（-）复习引入1.复合场：（1）叠加场：同一区域电场、磁场、

2、匝力场共存，或其中某两种场共存。（2）组合场：电场、磁场、重力场各位于一定的区域内，并不重叠或在同一区域，各种场交替出现。2.三种场的比较:力的特点功和能的特点重力场大小：G=mg垂力做功与路径无关；重力做功改变方向：竖直向下物体的重力势能静电场大小：F二qE电场力做功与路径无关W=qL;方向：正电荷受力方向与场强方向一致：负电荷受力方向与场强方向相反电场力做功改变电荷的电势能磁场大小：洛伦兹力f二qvB（丄B）洛伦兹力不做功，不改变带电粒子的速方向：遵循左手定则度大小3.复合场中是否需要考虑粒子重力的几种情况:（1）在题目中有明确说明是否要考虑重力的，按题目要求处理。（2）对于微观粒子，如电

3、子、质子、正负离子等，因为其重力一般情况下与电场力或磁场力相比太小，可以忽略；而对于一些宏观物体，如带电小球、液滴、尘埃、金属块等一般应考虑其重力。注意：不能直接判断是否要考虑重力的情况，在进行受力分析与运动分析时，要根据运动状态来确定是否要考虑重力。XXXXXX（二）课程展开例题1如图所示，光滑绝缘轨道ACD竖直放宜，其轨逍末端切线水平，在英右侧有一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场竖直向上，磁场垂直纸而向里。一个带电小球从轨道上的A点由静上滑下，经D点进入场区后，恰好沿水平方向做直线运动。则可判泄（）A.B.C.D.小球带负电小球带正电若小球从c点由静止滑下，进入场区后将立即向上偏若小球从

4、c点由静止滑下，进入场区后将立即向下偏*XXX小球的运动性质。是匀速直线运动还是变速宜线运动。速度对小球受力（主要是洛伦兹力）的影响。例题2-如图，xoy平而的匀强磁场,y轴上离坐标原点4L的A点处有一电子枪，出速度为w的电子（质呈:为m,电量为e）o如果电场和磁场同时匀速直线运动。如果撤去电场，只保留磁场，电子将从:r轴上距点离开磁场。不计重力的影响，求：（1）磁感应强度B和电场强度E的大小和方向：（2）如果撤去磁场，只保留电场，电子将从D点（图中未标出）离开电场，求D点的坐标；（3）电子通过D点时的动能。解：（1）由题意分析可知：磁场方向垂直于纸面向里，电场方向竖直向下；当只保留磁场时，电

5、子只受洛伦兹力作用，在xoy平面内做匀速圆周运动，设其半径为R,由作图分析可得：在xoy平而内，MN和x轴之间有平行于y轴的匀/?二一ZV28又丁qvB-niRJ-茜匹r莎r8又电子在电场力和洛伦兹力作用下做匀速直线运动/.qE=qvB2523(2)当只保留电场时，电子只受电场力的作用，此时电子做类平抛运动，并最终从MN边界射出场区。要求D点坐标，也就是求电子在水平方向上的位移。电子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速直线运动。设电子水平方向位移为水平方向时间：5“运动时间为t电子的力竖直方向时间：2-冷忙_25eL_8votnm25ZX=Vt=Q(3)在电子运动过程中，只受到电场力的

6、作用，电场力做正功，电势能减小，转化为电子的动能，设电子在D点的动能为瓦，则：iEmv=eE(6L4L)kQ乙1EjTTIVQ+eE(6厶一4厶)2572例题3在如图所示的坐标系中，x轴水平，y轴垂直，x轴上方空间只存在重力场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场和垂直Ay平面向里的匀强磁场，在第IV象限有沿兀轴负方向的匀强电场，场强大小与第III象限的电场的场强大小相等。一个质量为5带电荷/2g所以当质点速度减为0时的位置坐标是(力,-力)课堂总结带电粒子在复合场中的运动分析步骤：弄淸复合场的组成。正确分析研究对象的受力及运动情况。准确画出粒子运动轨迹，灵活选择不同的求解方法。当带电粒子做匀速

7、宜线运动时，根据受力平衡列方程求解。当带电粒子做匀速圆周运动时，应用牛顿第二左律结合圆周运动规律求解。当带电粒子做复杂曲线运动或者有约束的变速直线运动时，一般用动能定理或能量守恒定律求解。巩固拓展例题3变形：求质点第3次通过y轴的位置坐标：VXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”例题4.如图所示，带正电的小物块静止在粗糙绝缘的水平而上，小物块的比荷为k,与水平面的动摩擦因数为“。在物块右侧距物块L处有一范用足够大的磁场和电场叠加区，场区内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，已知匀强电场的方向竖宜向上，场口强大小恰等于当地重力加速度的1/上，匀强磁场方向垂直纸而向里，磁感应强度为现给物块一个水平向右的初速度，使其沿水平而向右运动进入右侧场区。当物块从场区飞出后恰好落到出发点。设运动过程中物块带电荷量保持不变，重力加速度为g。求：物块刚进入场区时的速度和刚离开场区时距水平而的高度力：物块开始运动时的速度。五、板书设计带电粒子在复合场中的运动一、复合场L分类2三中场的特点(功与能方而)二、分析带电粒子在复合场中运动的一般步骤：弄淸复合场的组成。正确分析研究对象的受力及运动情况。准确画出