《帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教案

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1.知道什么是復(fù)合場(chǎng)，以及復(fù)合場(chǎng)的分類(lèi)和特點(diǎn)。2.掌握帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析的基本方法和思路。（二）過(guò)程與方法1.讓學(xué)生學(xué)會(huì)從動(dòng)力學(xué)和能量這兩個(gè)角度來(lái)分析粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。2.讓學(xué)生注意重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力各自的特點(diǎn)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際當(dāng)中的問(wèn)題，體會(huì)物理規(guī)律在自然界中的普遍性。二、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析的基本方法和思路。教學(xué)難點(diǎn)：三種場(chǎng)復(fù)合時(shí)粒子運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的求解。三、教學(xué)方法引導(dǎo)探究、講授、討論、練習(xí)、總結(jié)四、教學(xué)過(guò)程（-）復(fù)習(xí)引入1.復(fù)合場(chǎng)：（1）疊加場(chǎng)：同一區(qū)域電場(chǎng)、磁場(chǎng)、

2、匝力場(chǎng)共存，或其中某兩種場(chǎng)共存。（2）組合場(chǎng)：電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)各位于一定的區(qū)域內(nèi)，并不重疊或在同一區(qū)域，各種場(chǎng)交替出現(xiàn)。2.三種場(chǎng)的比較:力的特點(diǎn)功和能的特點(diǎn)重力場(chǎng)大?。篏=mg垂力做功與路徑無(wú)關(guān)；重力做功改變方向：豎直向下物體的重力勢(shì)能靜電場(chǎng)大?。篎二qE電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)W=qL;方向：正電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致：負(fù)電荷受力方向與場(chǎng)強(qiáng)方向相反電場(chǎng)力做功改變電荷的電勢(shì)能磁場(chǎng)大?。郝鍌惼澚二qvB（丄B）洛倫茲力不做功，不改變帶電粒子的速方向：遵循左手定則度大小3.復(fù)合場(chǎng)中是否需要考慮粒子重力的幾種情況:（1）在題目中有明確說(shuō)明是否要考慮重力的，按題目要求處理。（2）對(duì)于微觀粒子，如電

3、子、質(zhì)子、正負(fù)離子等，因?yàn)槠渲亓σ话闱闆r下與電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力相比太小，可以忽略；而對(duì)于一些宏觀物體，如帶電小球、液滴、塵埃、金屬塊等一般應(yīng)考慮其重力。注意：不能直接判斷是否要考慮重力的情況，在進(jìn)行受力分析與運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，要根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)確定是否要考慮重力。XXXXXX（二）課程展開(kāi)例題1如圖所示，光滑絕緣軌道ACD豎直放宜，其軌逍末端切線(xiàn)水平，在英右側(cè)有一正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)豎直向上，磁場(chǎng)垂直紙而向里。一個(gè)帶電小球從軌道上的A點(diǎn)由靜上滑下，經(jīng)D點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后，恰好沿水平方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。則可判泄（）A.B.C.D.小球帶負(fù)電小球帶正電若小球從c點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向上偏若小球從

4、c點(diǎn)由靜止滑下，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后將立即向下偏*XXX小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還是變速宜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。速度對(duì)小球受力（主要是洛倫茲力）的影響。例題2-如圖，xoy平而的勻強(qiáng)磁場(chǎng),y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)4L的A點(diǎn)處有一電子槍?zhuān)鏊俣葹閣的電子（質(zhì)呈:為m,電量為e）o如果電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。如果撤去電場(chǎng)，只保留磁場(chǎng)，電子將從:r軸上距點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。不計(jì)重力的影響，求：（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向：（2）如果撤去磁場(chǎng)，只保留電場(chǎng)，電子將從D點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）離開(kāi)電場(chǎng)，求D點(diǎn)的坐標(biāo)；（3）電子通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。解：（1）由題意分析可知：磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，電場(chǎng)方向豎直向下；當(dāng)只保留磁場(chǎng)時(shí)，電

5、子只受洛倫茲力作用，在xoy平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為R,由作圖分析可得：在xoy平而內(nèi)，MN和x軸之間有平行于y軸的勻/?二一ZV28又丁qvB-niRJ-茜匹r莎r8又電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)/.qE=qvB2523(2)當(dāng)只保留電場(chǎng)時(shí)，電子只受電場(chǎng)力的作用，此時(shí)電子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，并最終從MN邊界射出場(chǎng)區(qū)。要求D點(diǎn)坐標(biāo)，也就是求電子在水平方向上的位移。電子在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)電子水平方向位移為水平方向時(shí)間：5“運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t電子的力豎直方向時(shí)間：2-冷忙_25eL_8votnm25ZX=Vt=Q(3)在電子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只受到電場(chǎng)力的

6、作用，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，設(shè)電子在D點(diǎn)的動(dòng)能為瓦，則：iEmv=eE(6L4L)kQ乙1EjTTIVQ+eE(6厶一4厶)2572例題3在如圖所示的坐標(biāo)系中，x軸水平，y軸垂直，x軸上方空間只存在重力場(chǎng)，第二象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直Ay平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在第IV象限有沿兀軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小與第III象限的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等。一個(gè)質(zhì)量為5帶電荷/2g所以當(dāng)質(zhì)點(diǎn)速度減為0時(shí)的位置坐標(biāo)是(力,-力)課堂總結(jié)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析步驟：弄淸復(fù)合場(chǎng)的組成。正確分析研究對(duì)象的受力及運(yùn)動(dòng)情況。準(zhǔn)確畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，靈活選擇不同的求解方法。當(dāng)帶電粒子做勻速

7、宜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)受力平衡列方程求解。當(dāng)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)用牛頓第二左律結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解。當(dāng)帶電粒子做復(fù)雜曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者有約束的變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解。鞏固拓展例題3變形：求質(zhì)點(diǎn)第3次通過(guò)y軸的位置坐標(biāo)：VXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX”例題4.如圖所示，帶正電的小物塊靜止在粗糙絕緣的水平而上，小物塊的比荷為k,與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為“。在物塊右側(cè)距物塊L處有一范用足夠大的磁場(chǎng)和電場(chǎng)疊加區(qū)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知?jiǎng)驈?qiáng)電場(chǎng)的方向豎宜向上，場(chǎng)口強(qiáng)大小恰等于當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊?/上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙而向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為現(xiàn)給物塊一個(gè)水平向右的初速度，使其沿水平而向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入右側(cè)場(chǎng)區(qū)。當(dāng)物塊從場(chǎng)區(qū)飛出后恰好落到出發(fā)點(diǎn)。設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊帶電荷量保持不變，重力加速度為g。求：物塊剛進(jìn)入場(chǎng)區(qū)時(shí)的速度和剛離開(kāi)場(chǎng)區(qū)時(shí)距水平而的高度力：物塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。五、板書(shū)設(shè)計(jì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、復(fù)合場(chǎng)L分類(lèi)2三中場(chǎng)的特點(diǎn)(功與能方而)二、分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一般步驟：弄淸復(fù)合場(chǎng)的組成。正確分析研究對(duì)象的受力及運(yùn)動(dòng)情況。準(zhǔn)確畫(huà)出