帶電粒子在電磁場中的運動(教案)

1、帶電粒子在電磁場中的運動一、教學內容分析帶電粒子在場中的運動（重力場、電場、磁場）問題，由于涉及的知識點眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點內容。本專題綜合性強，理論分析要求高，帶電粒子的加速是電場的能的性質的應用；帶電粒子的偏轉則側重于電磁場的力的性質，通過類比恒力作用下的曲線運動（平拋運動），變力作用下的圓周運動，理論上探究帶電粒子在電磁場中偏轉的規(guī)律。此外專題既包含了電磁場的基本性質，又要運用直線和曲線運動的規(guī)律，還涉及到能量的轉化和守恒，有關類比和建模等科學方法的應用也比較典型。探究帶電粒子的加速和偏轉的規(guī)律，只要做好引導，學生自己是能夠完成的，而且可以提高學生綜合分析問題

2、的能力。二、學生學情分析學生通過總復習基本掌握了幾個基本的運動，即直線運動中的加速、減速、往返運動，曲線運動中的平拋運動、圓周運動、勻速圓周運動進行初步綜合鞏固和加深，同時將力學基本定律，即牛頓第二定律、動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律等進行綜合運用。在必修內容復習中，已初步形成一定的綜合分析能力。三、設計思想以建構主義思想為指導，從一磚一瓦到高樓大廈。從已知到未知，從簡單到復雜，以“場”為主線，串通整節(jié)課，輕松有趣，層次分明清晰，簡潔易懂。有助學生思維的訓練，從而形成物理知識體系。問題情景的創(chuàng)設簡潔有效地激發(fā)疑問，本節(jié)引入以身邊地球的場引入，在極短時間內有效激發(fā)學生興趣，接著過渡到極光

3、現象，更加精彩，從而深入探索帶電粒子的運動問題，最后，在不同場中運動分析，理論綜合應用，實際應用討論。從開始到結束一氣呵成，以場的演變過程，構成邏輯主線。中間穿插學生動手探究練習，以及全體學生討論問題，實現師生互動、生生互動，有效提高課堂效率。四、教學目標（一）、知識與技能1、理解帶電粒子在電磁場中的運動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉方向的問題，圓周運動。2、知道幾種常見儀器的構造和基本原理。（二）、過程與方法通過帶電粒子在電磁場中加速、偏轉、圓周運動過程分析，培養(yǎng)學生的綜合分析、推理能力。 （三）、情感態(tài)度與價值觀通過知識的應用，培養(yǎng)學生熱愛科學的精神。五、教學重點、難點 1、重點：帶電粒子在

4、場中的運動規(guī)律 2、難點：運用電磁學知識和力學知識綜合處理復雜問題六、教學方法講授法、歸納法、互動探究法七、教學準備1學生的學習準備：復習牛頓第二定律，動能定理，拋體運動，圓周運動的相關知識點。2教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內探究學案，課后延伸拓展學案。3教具：多媒體課件八、課時安排 1課時九、教學過程設計教學程序老師活動學生活動設計意圖一、情景創(chuàng)設我們知道，地球是個重力場，同時也是個電磁場，來自外層空間的帶電粒子一旦進入地球磁場，其中一些粒子，在地球磁極附近運動的帶電粒子，會產生“極光”。觀察思考問題：帶電粒子在重力場電磁場中將做什么運動呢？激發(fā)學生學習興趣，產生求知欲望

5、和探究熱情。二、新課教學（一）、學習目標、 基礎知識 場、 理論分析一、帶電粒子在復合場中做直線運動；二、帶電粒子在復合場中的曲線運動；三、帶電粒子在組合場中的分階段運動；、 實際應用 明確學習目標，形成有效的學習過程。目標導學，有的放矢。（二）、完成目標一、帶電粒子在復合場中做直線運動1帶電粒子在復合場中做勻速直線運動粒子所受合外力為零時，所處狀態(tài)一定靜止或勻速直線運動。類型一：粒子運動方向與磁場平行時（洛倫茲力為零），電場力與重力平衡，做勻速直線運動。類型二：粒子運動方向與磁場垂直時，洛倫茲力、電場力與重力平衡，做勻速直線運動。正確畫出受力分析圖是解題的關鍵。2帶電粒子在復合場中做變速直線

6、運動類型一：如果粒子在復合場中受軌道、支撐面、輕繩或輕桿等有形的約束時，可做變速直線運動。解題時只要從受力分析入手，明確變力、恒力及做功等情況，就可用動能定理、牛頓運動定律、運動學相關知識進行求解。類型二：在無有形約束條件下，粒子受洛倫茲力、電場力、重力作用下，使與速度平行的方向上合力不等于零，與速度垂直的方向上合力等于零，粒子將做勻變速直線運動。明確這一條件是解題的突破口。二、帶電粒子在復合場中的曲線運動1帶電粒子在復合場中做圓周運動類型一：勻速圓周運動帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動時，必定有其它力與恒定的重力相抵消，以確保合力大小不變，方向時刻指向圓心。一般情況下側重考查重力恰好與電場力

7、平衡，洛倫茲力充當向心力，粒子在豎直平面內做圓周運動這類題，它的隱含條件就是重力恰好與電場力平衡。類型二：若帶電粒子運動的空間存在軌道、支撐面、輕繩、輕桿等有形的約束時，帶電粒子在復合場中做勻變速圓周運動，一般應用牛頓運動定律和動能定理求解。2帶電粒子在復合場中做一般曲線運動若帶電粒子所受的合外力的大小、方向均是不斷變化的，則帶電粒子在復合場中將做非勻變速曲線運動，這時粒子的運動軌跡既不是圓弧，也不是拋物線。處理此類問題，一般應用動能定理和能量守恒定律求解。三、帶電粒子在組合式復合場中的分階段運動這類問題往往是粒子依次通過幾個并列的場，如電場與磁場并列；其運動性質隨區(qū)域場的變化而變化，解題的關

8、鍵在于分析清楚在各個不同場中的受力及運動時的速度的關系，畫出運動的草圖。根據粒子在不同區(qū)域內的運動特點和受力特點畫出軌跡，分別利用類平拋和圓周運動的分析方法列方程求解。1. 如圖所示，套在很長的絕緣直棒上的小球，質量為m，帶電量為+q，小球可在直棒上滑動，將此棒豎直放在互相垂直，且沿水平方向的勻強磁場中，電場強度為E，磁場強度為B，小球與棒的動摩擦因素為，求：小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度（設小球電量不變）2.在如圖所示的直角坐標系中，坐標原點O處固定有正點電荷，另有平行于y軸的勻強磁場。一個質量為m、帶電量+q的微粒，恰能以y軸上點為圓心作勻速圓周運動，其軌跡平面與x O z平面平

9、行，角速度為，旋轉方向如圖中箭頭所示。試求勻強磁場的磁感應強度大小和方向？3.在平面直角坐標系xOy中，第象限存在沿y軸負方向的勻強電場，第象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B。一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場，經x軸上的N點與x軸正方向成=60角射入磁場，最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場，如圖所示。不計粒子重力，求（1）M、N兩點間的電勢差UMN ；（2）粒子在磁場中運動的軌道半徑r；（3）粒子從M點運動到P點的總時間t。建立模型理清思路，為理論探究打好基礎。調動積極性，體驗獲取新知識的方法。提高分析問題能力。強化對規(guī)律的理解，進一步鞏固，學會求解方法，不去死記結論律。提高自學能力。體驗知識，做到樂中學。能解決實際問題。（三）檢測目標世紀金榜P103頁山東高考題學生閱讀練習鞏固應用三、鞏固小結1帶電粒子的加速2帶電粒子的偏轉課后思考： 世紀金榜P103頁福建高考題總結規(guī)律拓展應用十、教學反思本節(jié)內容是關于帶電粒子在場中的運