人教版高中物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)》復(fù)習(xí)課說課稿

1、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)課說課稿一、考綱要求及本節(jié)的命題特點(diǎn)與趨勢本節(jié)內(nèi)容在考綱中屬于級(jí)別較高的二級(jí)要求，考查的角度一般涉及到帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)及帶電粒子在組合場或復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)。近三年，高考命題對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查都集中在有界磁場的范疇，而且多數(shù)是以壓軸題的形式出現(xiàn)： 11年新課標(biāo)全國卷：寬度相同方向相反的兩有界無限長磁場區(qū)域12年新課標(biāo)全國卷：帶電粒子在圓形有界磁場與電場的偏轉(zhuǎn)問題13年新課標(biāo)卷：單選題帶電粒子在圓形磁場中的偏轉(zhuǎn)問題（非“徑進(jìn)徑出”模型）結(jié)合近三年的考查形式，都離不開有界磁場這個(gè)載體，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，能反應(yīng)學(xué)生解決物理問題的綜合能力，這也

2、達(dá)到了高考的選拔功能。同時(shí)又可以融入其他重要考點(diǎn)，組合成一個(gè)難度級(jí)別很高的綜合性問題，在復(fù)習(xí)備考過程中認(rèn)真研究這一版塊的命題特點(diǎn)意味著在某種程度上可以把握住2014年命題的大方向。本人粗淺的猜測明年的高考中依舊逃脫不了那幾個(gè)問題的考查（如：帶電粒子在有界磁場中運(yùn)動(dòng)的臨界問題和極值問題，多解性問題及在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)等）。二、高三學(xué)生在學(xué)習(xí)該板塊后的整體概況能基本做到以下幾點(diǎn)1、在無邊界的勻強(qiáng)磁場中，能夠運(yùn)用公式和幾何知識(shí)求解相關(guān)的物理量。2、基本掌握簡單的單邊界磁場的對(duì)稱性，圓形磁場的“徑進(jìn)徑出”模型。3、基本掌握定圓心，定半徑，求時(shí)間的基本方法。4、具備簡單的數(shù)理結(jié)合的能力。尚有不足之處1、對(duì)

3、于有界磁場中的臨界問題，不能“快精準(zhǔn)”的畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖。2、不能將相關(guān)圖形問題轉(zhuǎn)化成熟悉的物理模型，缺乏物理建模思想 。 3、不能熟練運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)（特別是平面幾何）解決相關(guān)物理問題。三、針對(duì)學(xué)生的基本概況一輪復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)如下復(fù)習(xí)策略1、重視并加強(qiáng)對(duì)基本概念、基本規(guī)律的再學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中注意與電場進(jìn)行類比與區(qū)別。2、注意總結(jié)、歸納：讓學(xué)生先自己獨(dú)立完成基礎(chǔ)知識(shí)歸納，在頭腦中建立起基本的知識(shí)框架，形成網(wǎng)絡(luò)。然后老師歸納題型、總結(jié)解題方法。將同一類型的題目放在一起比較分析，讓學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，做到不僅僅是能夠做若干題目，而且能夠熟練的掌握若干解題方法。復(fù)習(xí)內(nèi)容（一）、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1

4、、若/ b，帶電粒子所受的洛倫茲力f=0，因此帶電粒子以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、若b，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（1）向心力由洛倫茲力提供，即：（2）軌道半徑公式：（3）周期公式：注意: 周期t與軌道半徑r和運(yùn)動(dòng)速率v無關(guān)，只與比荷 和磁感應(yīng)強(qiáng)度b有關(guān)。（二）、構(gòu)建粒子運(yùn)動(dòng)的物理模型，歸納帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的題型，總結(jié)得出求解此類問題的一般方法與規(guī)律帶電粒子在有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng) 帶電粒子在有理想邊界的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是洛倫茲力提供向心力，解題的關(guān)鍵是畫粒子運(yùn)動(dòng)的示意圖，確定圓心、半徑、圓心角。定圓心、定半徑、定轉(zhuǎn)過的圓心角是解決這

5、類問題的前提。確定半徑和給定的幾何量之間的關(guān)系是解題的基礎(chǔ)，有時(shí)需要建立運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和轉(zhuǎn)過的圓心角之間的關(guān)系作為輔助。（1）圓心的確定：通常有以下兩種方法 已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心（如圖1中p為入射點(diǎn)，m為出射點(diǎn)） 已知入射點(diǎn)、入射方向和出射點(diǎn)的位置，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心（如圖2，p為入射點(diǎn)，m為出射點(diǎn)）。（2）半徑的確定和計(jì)算：利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑或圓心角。兩個(gè)重要的特點(diǎn)： 粒子速度的偏向角等于回旋

6、角，并等于ab弦與切線的夾角（弦切角）的2倍（如圖3所示）即： 相對(duì)的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即： 圖1 圖2 圖3（3）運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為t，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示： 或 注意：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性。 帶電粒子如果從一直線邊界進(jìn)入又從該邊界射出，則其軌跡關(guān)于入射點(diǎn)和出射點(diǎn)線段的中垂線對(duì)稱，入射速度方向、出射速度方向與邊界的夾角相等； 在圓形磁場區(qū)域內(nèi)，沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出。應(yīng)用對(duì)稱性可以快速地確定運(yùn)動(dòng)的軌跡。帶電粒子在有界勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)mno,lao圖4r/2/2bpvvvvvvvvvvvvv

7、（三）、基本考查類型歸納1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的基本問題例題1、如圖所示，一束電子(電量為e)以速度v垂直射入磁感強(qiáng)度為b，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿透磁場時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是30，則電子的質(zhì)量是_，穿過磁場的時(shí)間是_。（由幾何關(guān)系找圓運(yùn)動(dòng)半徑，根據(jù)物理規(guī)律確定半徑與其他量的關(guān)系。）2、帶電粒子在圓形磁場中的運(yùn)動(dòng) 例題2、圓心為o、半徑為r的圓形區(qū)域中有一個(gè)磁感強(qiáng)度為b、方向?yàn)榇怪庇诩埫嫦蚶锏膭驈?qiáng)磁場，與區(qū)域邊緣的最短距離為l的o處有一豎直放置的熒屏mn，今有一質(zhì)量為m的電子以速率v從左側(cè)沿方向垂直射入磁場，穿出磁場后打在熒光屏上之p點(diǎn)，如圖所示，求op的長度和電子通過磁場

8、用的時(shí)間。3、動(dòng)態(tài)圓（1）“初速度大小不變，方向在變” 例題3、如圖所示，真空室內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小b0.60t，磁場內(nèi)有一塊平行感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離l16cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的粒子發(fā)射源s，它向各個(gè)方向發(fā)射粒子，粒子的速度都是v3.0106m/s已知粒子的電量與質(zhì)量之比q/m5.0107c/kg，現(xiàn)只考慮在紙平面中運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域長度。（2）“初速度大小在變，方向不變” 例題4、如圖所示，真空中寬為d的區(qū)域內(nèi)有強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場方向如圖，質(zhì)量m帶電-q的粒子以與cd成角的速度v0垂直射入磁場中。要使粒子必能從ef射

9、出，則初速度v0應(yīng)滿足什么條件？ef上有粒子射出的區(qū)域？4、“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)”的極值型問題尋找產(chǎn)生極值的條件：直徑是圓的最大弦；同一圓中大弦對(duì)應(yīng)大的圓心角；由軌跡確定半徑的極值.例題5、如圖9-13，半徑r10cm的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，其邊界跟y軸在坐標(biāo)原點(diǎn)o處相切；磁場b0.33t垂直于紙面向內(nèi)，在o處有一放射源s可沿紙面向各個(gè)方向射出速率均為v=3.2106m/s的粒子；已知粒子質(zhì)量為m=6.610-27kg，電量q=3.210-19c，則粒子通過磁場空間的最大偏轉(zhuǎn)角及在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間t各多少？5、帶電粒子在磁場中的周期性和多解問題規(guī)律方法：(1)、帶電粒子的電性不

10、確定形成多解 (2)、磁場方向不確定形成多解 (3)、臨界狀態(tài)的不唯一形成多解； (4)、運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解； 例題6、如圖所示，在x0的區(qū)域中，存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為b1與b2的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直于紙面向里，且b1b2.一個(gè)帶負(fù)電荷的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)o以速度v沿x軸負(fù)方向射出，要使該粒子經(jīng)過一段時(shí)間后又經(jīng)過o點(diǎn)，b1與b2的比值應(yīng)滿足什么條件？6、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題復(fù)合場包括：磁場和電場，磁場和重力場，或重力場、電場和磁場。有帶電粒子的平衡問題，勻變速運(yùn)動(dòng)問題，非勻變速運(yùn)動(dòng)問題，在解題過程中始終抓住洛倫茲力不做功這一特點(diǎn)。粒子動(dòng)能的變化是電場力或重力做功的結(jié)果。 例題7、（0

11、7四川）如圖所示，在坐標(biāo)系oxy的第一象限中存在沿y軸正方形的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為e。在其它象限中存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里。a是y軸上的一點(diǎn)，它到坐標(biāo)原點(diǎn)o的距離為h；c是x軸上的一點(diǎn)，到o點(diǎn)的距離為l，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的粒子以某一初速度沿x軸方向從a點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域，繼而通過c點(diǎn)進(jìn)入大磁場區(qū)域，并再次通過a點(diǎn)。此時(shí)速度方向與y軸正方向成銳角。不計(jì)重力作用。試求： （1）粒子經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)速度的大小合方向；待添加的隱藏文字內(nèi)容2（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小b。四、針對(duì)以上的內(nèi)容強(qiáng)化訓(xùn)練綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力的考查1.（2013天津卷，11）(18分）一圓筒的橫截

12、面如圖所示，其圓心為o。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。圓筒下面有相距為d的平行金屬板m、n，其中m板帶正電荷、n板帶等量負(fù)電荷。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自m板邊緣的p處由靜止釋放，經(jīng)n板的小孔s以速度v沿半徑so方向射入磁場中粒子與圈筒發(fā)生兩次碰撞后仍從s孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動(dòng)能損失，且電荷量保持不變，在不計(jì)重力的情況下，求： (1)m、n間電場強(qiáng)度e的大??；(2）圓筒的半徑r；（3）保持m、n間電場強(qiáng)度e不變，僅將m板向上平移2/3d，粒子仍從m板邊緣的p處由靜止釋放粒子自進(jìn)入圓筒至從s孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n。多解性問題與極值性問題的考查2.（

13、2013福建卷，22） (20分)如圖甲，空間存在范圍足夠大的垂直于xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b。讓質(zhì)量為m，電量為q（q)為使該粒子能經(jīng)過a(a，0)點(diǎn)，其入射角（粒子初速度與x軸正向的夾角）有幾個(gè)？并求出對(duì)應(yīng)的值：(3)如圖乙，若在此空間再加入沿y軸正向、大小為e的勻強(qiáng)電場，一粒子從o點(diǎn)以初速度沿x軸正向發(fā)射。研究表明：粒子在xoy平面內(nèi)做周期性運(yùn)動(dòng)，且在任一時(shí)刻，粒子速度的x分量與其所在位置的y坐標(biāo)成正比，比例系數(shù)與場強(qiáng)大小e無關(guān)。求該粒子運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度值。復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)問題（勻速直線、勻變速直線、兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)（簡諧運(yùn)動(dòng)）3.（2013

14、四川卷，11）（19分）如圖所示，豎直平面（紙面）內(nèi)有直角坐標(biāo)系xoy，x軸沿水平方向。在x0的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場。在第二象限緊貼y軸固定放置長為l、表面粗糙的不帶電絕緣平板，平板平行于x軸且與x軸相距h。在第一象限內(nèi)的某區(qū)域存在方向相互垂直的勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直于紙面向外）和勻強(qiáng)電場（圖中未畫出）。一質(zhì)量為m、不帶電的小球q從平板下側(cè)a點(diǎn)沿x軸正向拋出；另一質(zhì)量也為m、帶電量為q的小球p從a點(diǎn)緊貼平板沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)后從y軸上的d點(diǎn)進(jìn)入電磁場區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)圓周離開電磁場區(qū)域，沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，然后從x軸上的k點(diǎn)進(jìn)入

15、第四象限。小球p、q相遇在第四象限的某一點(diǎn)，且豎直方向速度相同。設(shè)運(yùn)動(dòng)過程中小球p電量不變，小球p和q始終在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且均看作質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g。求：(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小，并判斷p球所帶電荷的正負(fù)；(2)小球q的拋出速度v的取值范圍；(3)b是b的多少倍？考察軌跡的拼接和對(duì)稱問題4.（2013山東卷，23）（18分）如圖所示，在坐標(biāo)系xoy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xoy面向里；第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為e. 一質(zhì)量為、帶電量為的粒子自y軸的p點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限，經(jīng)x軸上的q點(diǎn)進(jìn)入第一象限，隨即撤去電場，以后僅保留磁場。已知=d, =2d,不計(jì)粒子重力。（1）求粒子過q點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向。（2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一定值b，粒子將以垂直y軸的方向進(jìn)入第二象限，求b；（3）若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為另一確定值，經(jīng)過一段時(shí)間后粒子將再次經(jīng)過q點(diǎn)，且速度與第一次過q點(diǎn)時(shí)相同，求該粒子相鄰兩次經(jīng)過q點(diǎn)所用的時(shí)間。電磁場周期性問題的考查5（2013江