陜西省渭南市澄城中學(xué)高二物理帶電粒在場中的運(yùn)動(dòng)教案

1、課題帶電粒子在場中的運(yùn)動(dòng)班級授課（完成）時(shí)間教師（學(xué)生）教學(xué)目標(biāo)知識與技能掌握帶電粒子在各種場中的特殊運(yùn)動(dòng)掌握帶電粒子運(yùn)動(dòng)的處理方法過程與方法情感態(tài)度與價(jià)值觀重點(diǎn)難點(diǎn)掌握帶電粒子在各種場中運(yùn)動(dòng)的基本方法學(xué)生自學(xué)反饋舊知回顧（知識清單）備注u、e、dle一、勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)基本類型：（1）如圖所示：電子由負(fù)極板附近無初速釋放則電子將做_運(yùn)動(dòng)；末速度可依據(jù)_，和_聯(lián)立求解。也可以依據(jù)_定理，由_求解。末速度為_。（2）若電子以初速度由正極板附近水平向左發(fā)射，則電子剛開始將做_運(yùn)動(dòng)，處理方法類似于_運(yùn)動(dòng)。（3） 若電子豎直向下垂直射入電場，電子將做_運(yùn)動(dòng)，水平方向做_運(yùn)動(dòng)，豎直方向做_運(yùn)動(dòng)。若電子可

2、以離開電場則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=_,離開電場時(shí)電場方向的偏移量為x=_,離開電場時(shí)的末速度為v=_,離開電場時(shí)電場方向的分速度為=_,離開電場時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角為tan=_；若電子打在極板上，電場方向的偏移量為x=_，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=_,垂直電場方向的位移為y=_。（4） 若電子的初速度與電場間有一定夾角()，運(yùn)動(dòng)類型類似于_?？梢源怪狈纸夂笤趦蓚€(gè)方向分別考慮。二、磁場中的運(yùn)動(dòng)（1）若帶電粒子平行進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，粒子將做_運(yùn)動(dòng)。 （2）若帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，粒子將做_運(yùn)動(dòng)。_提供向心力，洛倫茲力指向_,洛倫茲力沿_方向，洛倫茲力一定與_方向垂直。由牛頓第二定律：_=_，可得粒子的運(yùn)動(dòng)半徑為r=_,同

3、理可得運(yùn)動(dòng)周期為t=_，即粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與_無關(guān)。：研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)，一般應(yīng)遵循“找圓心，畫軌跡，確定圓心角，算半徑，算周期，算時(shí)間”的基本方法和規(guī)律。a：找圓心已知入射方向和出射方向時(shí)（如圖1所示），可以做入射速度和出射速度的_,交點(diǎn)表示_。在圖中畫出。已知入射方向和出射點(diǎn)位置（如圖2所示），做入射方向的_和入射點(diǎn)與出射點(diǎn)連線所表示的_的中垂線，交點(diǎn)表示_。圖2v0圖一b：確定半徑 用公式r=_計(jì)算 根據(jù)幾何關(guān)系確定，設(shè)上圖1磁場寬度為d末速度與水平方向夾角為，則半徑為r=_。 c：確定時(shí)間 當(dāng)圓心角為_時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一個(gè)周期；當(dāng)圓心角為弧度時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=_；當(dāng)

4、圓心角為度時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=_。：常見問題a:判斷圖3中兩個(gè)角度之間的關(guān)系1_2（填<或>或=）b：判斷圖3中兩個(gè)軌跡是由于兩個(gè)粒子的_不同造成的。若入射角1=，它們運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為_，由此造成多解。eb21 圖6圖3c:在圖7中正離子沿半徑方向進(jìn)入圓形磁場區(qū)域，不管粒子從哪里出去，粒子初設(shè)位置與入射位置的連線與磁場圓圓心和軌跡圓圓心的連線一定_（填垂直或不垂直），即粒子沿磁場圓的半徑進(jìn)入一定沿_出射。d:在圖12中同種帶正電粒子，畫出粒子在圖中幾種入射角時(shí)的軌跡。圖12+圖7（3）若粒子以任意夾角進(jìn)入磁場將做螺旋線運(yùn)動(dòng)。（試想想為什么）v0qe圖4三、復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)（幾種常見特殊

5、運(yùn)動(dòng)） （1）勻強(qiáng)電場和重力場同時(shí)存在a：如圖4所示，若mg=qe則粒子做_運(yùn)動(dòng)。b：如圖5所示，若粒子從mn直線上某點(diǎn)沿mn方向釋放， 粒子將做_運(yùn)動(dòng)。c：如圖5所示，若粒子的初速度方向與mn不共線，一般有兩種方法：將運(yùn)動(dòng)分解，由于電場力和重力都是恒力，電場力方向和重力方向均為簡單的直線運(yùn)動(dòng)，可以先單獨(dú)求解，然后再按照運(yùn)動(dòng)合成的觀點(diǎn)求出復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的相關(guān)物理量。從功能的觀點(diǎn)出發(fā)分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)問題圖5mnqemgmg（關(guān)鍵是分清有幾個(gè)功，有幾種能） （2)電磁場與重力場同時(shí)存在 a:如圖6所示若小球帶正電，可分析出小球受_力方向_、受_力方向_和_力方向_。若則小球?qū)⒆鯻運(yùn)動(dòng)。b:若小球在三場

6、同時(shí)存在的情況下做直線運(yùn)動(dòng)則一定是_直線運(yùn)動(dòng)。四、組合場（電場、磁場分別位于不同區(qū)域，粒子在各個(gè)區(qū)域只受電場力或只受洛倫茲力） （1)運(yùn)動(dòng)形式：一般是磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和電場中的類平拋運(yùn)動(dòng)或加速直線運(yùn)動(dòng)的組合運(yùn)動(dòng)處理方法：分析邊界線，找出兩個(gè)場中運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)，即粒子從一個(gè)場進(jìn)入另一個(gè)場時(shí)的位置、進(jìn)入另一個(gè)場時(shí)的速度大小和方向。結(jié)合其它已知條件求解。自我檢測備注1.如圖所示：一束電子（電荷量為e)以速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場時(shí)速度方向與原來的入射方向的夾角為，則電子的運(yùn)動(dòng)半徑為多少？電子的質(zhì)量為多少？穿過磁場的時(shí)間是多少？若要電子穿不出磁場，在b不變的情況下d至

7、少為多少？若d不變則b至少是多少？2.在圖7中，若磁場半徑為r=m,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b=0.2t，初速度，已知比荷為，求離子在磁場中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑？要使離子離開磁場時(shí)有最大偏轉(zhuǎn)角，求入射時(shí)與水平直徑間的夾角及最大偏轉(zhuǎn)角？3.如圖9，長為間距為的水平兩極板間，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為，兩板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為，電量為的帶正電粒子（重力不計(jì)），從左側(cè)兩極板的中心處以不同速率水平射入，欲使粒子不打在板上，求粒子速率應(yīng)滿足什么條件。4.如圖10所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場左側(cè)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為e、方向水平向右，電場寬度為l；中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直紙面向里一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的o點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，穿過中間磁場區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域后，又回到o點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。求：（1）中間磁場區(qū)域的寬度d；（2）帶電粒子從o點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到o點(diǎn)所用時(shí)間t。圖105.如圖11所示，在y0的空間中存在勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直xy平面（紙面）向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過y軸上y