高中力的分解教案

帶電粒子在洛侖茲力作用下的運(yùn)動(dòng)。

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé)，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢？為滿足您的需求，小編特地編輯了“帶電粒子在洛侖茲力作用下的運(yùn)動(dòng)”，僅供參考，希望能為您提供參考！

第六課時(shí)帶電粒子在洛侖茲力作用下的運(yùn)動(dòng)（1）
[知識要點(diǎn)回顧]：
一、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法：（畫軌跡，定圓心，找半徑）
1、圓心的確定：因?yàn)槁鍋銎澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)（一般是射入和射出磁場兩點(diǎn)）的F的方向，沿兩個(gè)洛侖茲力F畫其延長線，兩延長線的交點(diǎn)即為圓心.
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）．并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角（ф）等于回旋角（圓心角α），并等于AB弦與切線的夾角（弦切角θ）的2倍（如圖），即ф=α＝2θ＝ωt.
3、粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:利用回旋角（即圓心角α）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°,計(jì)算出圓心角α的大小，由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
4、注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)．沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出等等。
二、運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)用

[典型例題]：
例1、每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些宇宙射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，（如圖），地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地理北極），在地球磁場的作用下，它將（）
A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)
例2、圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平面右側(cè)的半空間存在一磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外是MN上的一點(diǎn)，從O點(diǎn)可以向磁場區(qū)域發(fā)射電量為＋q、質(zhì)量為m、速率為的粒子，粒子射入磁場時(shí)的速度可在紙面內(nèi)各個(gè)方向已知先后射人的兩個(gè)粒子恰好在磁場中給定的P點(diǎn)相遇，P到0的距離為L不計(jì)重力及粒子間的相互作用
(1)求所考察的粒子在磁場中的軌道徑
(2)求這兩個(gè)粒子從O點(diǎn)射人磁場的時(shí)間間隔
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例3、A、Ｂ為水水平放置的足夠長的平行板，板間距離為d＝1.0×10－２m，Ａ板上有一電子源Ｐ，在紙面內(nèi)能向各個(gè)方向發(fā)射速度在０≤v≤3.2×107m/s范圍內(nèi)的電子，Ｑ為Ｐ點(diǎn)正上方Ｂ板上的一點(diǎn)，若垂直紙面加一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ＝9.1×10－3T,已知電子的質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電量e=1.6×10－19C,不計(jì)電子的重力和電子間的庫侖力，且電子打到板上均被吸收，并轉(zhuǎn)移到大地。求：
（１）沿ＰＱ方向射出的電子，擊中Ａ、Ｂ板上的范圍。
（２）若從Ｐ點(diǎn)發(fā)出的粒子恰能擊中Ｑ點(diǎn)，則電子的發(fā)射方向（用圖中θ表示）與電子速度的大小v之間應(yīng)滿足的關(guān)系及各自相應(yīng)的取值范圍。

[強(qiáng)化練習(xí)]
1、相距為d的兩平行板水平放置，兩板間的電勢差為U，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，能以水平速度V勻速直線地通過兩板間，如果把兩板距離減小一半，要使帶電粒子仍能水平直線地通過電場，下列措施正確的是：()
A、把粒子速度增加一倍B、把粒子的速度減小一半
C、加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且
D、加一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且

2、如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子（不計(jì)重力），從O點(diǎn)以相同的速度先后射入磁場中，入射方向與邊界成θ角，則正、負(fù)離子在磁場中()
A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B．運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同
C．重新回到邊界時(shí)速度的大小和方向相同D．重新回到邊界的位置與O點(diǎn)的距離相等
3、如圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計(jì)重力，不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中。哪個(gè)圖是正確的（）

4、如圖所示，長方形abcd長ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(邊界上無磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量m=3×10－7kg、電荷量q=+2×10－3C的帶電粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場射入磁場區(qū)域()
A．從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊
B．從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊
C．從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊
D．從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊

5、如圖，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫ａ、ｂ、ｃ和ｄ，外筒的外半徑為ｒ０，在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感強(qiáng)度的大小為Ｂ。在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿向外的電場。一質(zhì)量為ｍ、帶電量為＋ｑ的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫ａ的Ｓ點(diǎn)出發(fā)，初速為零。如果該粒子經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)Ｓ，則兩電極之間的電壓Ｕ應(yīng)是多少？（不計(jì)重力，整個(gè)裝置在真空中）

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高考物理第一輪帶電粒子在洛侖茲力作用下的運(yùn)動(dòng)專項(xiàng)復(fù)習(xí)

第六課時(shí)帶電粒子在洛侖茲力作用下的運(yùn)動(dòng)（1）
[知識要點(diǎn)回顧]：
一、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法：（畫軌跡，定圓心，找半徑）
1、圓心的確定：因?yàn)槁鍋銎澚指向圓心，根據(jù)F⊥v，畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)（一般是射入和射出磁場兩點(diǎn)）的F的方向，沿兩個(gè)洛侖茲力F畫其延長線，兩延長線的交點(diǎn)即為圓心.
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）．并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：粒子速度的偏向角（ф）等于回旋角（圓心角α），并等于AB弦與切線的夾角（弦切角θ）的2倍（如圖），即ф=α＝2θ＝ωt.
3、粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:利用回旋角（即圓心角α）與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°,計(jì)算出圓心角α的大小，由公式t=αT/360°,可求出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
4、注意圓周運(yùn)動(dòng)中有關(guān)對稱規(guī)律：如從同一邊界射入的粒子，從同一邊界射出時(shí)，速度與邊界的夾角相等；在圓形磁場區(qū)域內(nèi)．沿徑向射入的粒子，必沿徑向射出等等。
二、運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)用

[典型例題]：
例1、每時(shí)每刻都有大量帶電的宇宙射線向地球射來，地球磁場可以有效地改變這些宇宙射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對地球上的生命有十分重要的意義。假設(shè)有一個(gè)帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來，（如圖），地球由西向東轉(zhuǎn)，虛線表示地球自轉(zhuǎn)軸，上方為地理北極），在地球磁場的作用下，它將（）
A．向東偏轉(zhuǎn)B．向南偏轉(zhuǎn)C．向西偏轉(zhuǎn)D．向北偏轉(zhuǎn)
例2、圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線，在平面右側(cè)的半空間存在一磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外是MN上的一點(diǎn)，從O點(diǎn)可以向磁場區(qū)域發(fā)射電量為＋q、質(zhì)量為m、速率為的粒子，粒子射入磁場時(shí)的速度可在紙面內(nèi)各個(gè)方向已知先后射人的兩個(gè)粒子恰好在磁場中給定的P點(diǎn)相遇，P到0的距離為L不計(jì)重力及粒子間的相互作用
(1)求所考察的粒子在磁場中的軌道徑
(2)求這兩個(gè)粒子從O點(diǎn)射人磁場的時(shí)間間隔

例3、A、Ｂ為水水平放置的足夠長的平行板，板間距離為d＝1.0×10－２m，Ａ板上有一電子源Ｐ，在紙面內(nèi)能向各個(gè)方向發(fā)射速度在０≤v≤3.2×107m/s范圍內(nèi)的電子，Ｑ為Ｐ點(diǎn)正上方Ｂ板上的一點(diǎn)，若垂直紙面加一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ＝9.1×10－3T,已知電子的質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電子電量e=1.6×10－19C,不計(jì)電子的重力和電子間的庫侖力，且電子打到板上均被吸收，并轉(zhuǎn)移到大地。求：
（１）沿ＰＱ方向射出的電子，擊中Ａ、Ｂ板上的范圍。
（２）若從Ｐ點(diǎn)發(fā)出的粒子恰能擊中Ｑ點(diǎn)，則電子的發(fā)射方向（用圖中θ表示）與電子速度的大小v之間應(yīng)滿足的關(guān)系及各自相應(yīng)的取值范圍。

[強(qiáng)化練習(xí)]
1、相距為d的兩平行板水平放置，兩板間的電勢差為U，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，能以水平速度V勻速直線地通過兩板間，如果把兩板距離減小一半，要使帶電粒子仍能水平直線地通過電場，下列措施正確的是：()
A、把粒子速度增加一倍B、把粒子的速度減小一半
C、加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且
D、加一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，且

2、如圖所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電量均相同的正、負(fù)離子（不計(jì)重力），從O點(diǎn)以相同的速度先后射入磁場中，入射方向與邊界成θ角，則正、負(fù)離子在磁場中()
A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B．運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同
C．重新回到邊界時(shí)速度的大小和方向相同D．重新回到邊界的位置與O點(diǎn)的距離相等
3、如圖，在一水平放置的平板MN的上方有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向里。許多質(zhì)量為m帶電量為+q的粒子，以相同的速率v沿位于紙面內(nèi)的各個(gè)方向，由小孔O射入磁場區(qū)域。不計(jì)重力，不計(jì)粒子間的相互影響。下列圖中陰影部分表示帶電粒子可能經(jīng)過的區(qū)域，其中。哪個(gè)圖是正確的（）

4、如圖所示，長方形abcd長ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(邊界上無磁場)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量m=3×10－7kg、電荷量q=+2×10－3C的帶電粒子以速度v=5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場射入磁場區(qū)域()
A．從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊
B．從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊
C．從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊
D．從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊

5、如圖，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫ａ、ｂ、ｃ和ｄ，外筒的外半徑為ｒ０，在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感強(qiáng)度的大小為Ｂ。在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿向外的電場。一質(zhì)量為ｍ、帶電量為＋ｑ的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫ａ的Ｓ點(diǎn)出發(fā)，初速為零。如果該粒子經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)Ｓ，則兩電極之間的電壓Ｕ應(yīng)是多少？（不計(jì)重力，整個(gè)裝置在真空中）

帶電粒子在電磁場和重力共同作用下運(yùn)動(dòng)

帶電粒子在電場力、磁場力、重力共同作用下運(yùn)動(dòng)的研究

帶電粒子在電場、磁場和重力場等共存的復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)，一般是具有較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)圖景的運(yùn)動(dòng)，其本質(zhì)上是一個(gè)力學(xué)問題，應(yīng)順應(yīng)力學(xué)問題的研究思路和運(yùn)用力學(xué)的各基本規(guī)律．
一、求解帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的基本思路
求解帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的基本思路是：
(1)、對帶電粒子進(jìn)行受力分析，特別注意電場力和磁場力的特點(diǎn)
(2)、分析帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)圖景
(3)、抽象出運(yùn)動(dòng)模型
(4)、運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律對粒子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建立相關(guān)的幾何關(guān)系方程
(5)、建立方程求解
在物理規(guī)律運(yùn)用中，要特別注意功能關(guān)系的建立．受數(shù)學(xué)知識的限制，對于復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)(如變加速運(yùn)動(dòng))，運(yùn)用牛頓第二定律，中學(xué)生往往感到很困難，甚至無法求解．而功能關(guān)系是一個(gè)標(biāo)量方程，對于任何形成的運(yùn)動(dòng)，只要能寫出其能量的形式，就可以利用能量方程來求解．在運(yùn)用能量方程時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注功和能的對應(yīng)關(guān)系：重力的功對應(yīng)著粒子重力勢能的變化；電場力的功對應(yīng)著粒子電勢能的變化；而合力的功則對應(yīng)著粒子動(dòng)能的變化．
二、帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的基本運(yùn)動(dòng)模型
帶電粒子在電場力、磁場力、重力共同作用下的運(yùn)動(dòng)，有著豐富的運(yùn)動(dòng)圖景和模型，在此只能列舉最常見的幾種：
1．勻速直線運(yùn)動(dòng)（速度選擇器模型)
帶電粒子在正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中垂直于電場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，若其受到的電場力和磁場力的合力為零(重力忽略不計(jì))，就作勻速直線運(yùn)動(dòng)，有方程qvB=qE成立．在這個(gè)正交的電磁場中，粒子運(yùn)動(dòng)的速度決定了粒子能否做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
例1：如圖所示，一束質(zhì)量、速度和電量不同的正離子垂直地射入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場正交的區(qū)域里，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些離子保持原來的運(yùn)動(dòng)方向，未發(fā)生任何偏轉(zhuǎn)，如果讓這些不偏轉(zhuǎn)離子進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)這些離子又分裂成幾束．對這些進(jìn)入后一磁場的離子，可得出結(jié)論()．
A、它們的動(dòng)能一定各不相同B、它們的電量一定各不相同
C、它們的質(zhì)量一定各不相同
A、它們的電量與質(zhì)量之比一定各不相同
例2：設(shè)在地面上方的真空室內(nèi)，存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。已知電場強(qiáng)度和磁感強(qiáng)度的方向是相同的，電場強(qiáng)度的大小E＝4.0V／m，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝0.15T．今有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)以v＝20m／s的速度在此區(qū)域內(nèi)沿垂直于場強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求此帶電質(zhì)點(diǎn)的電量與質(zhì)量之比Q／m以及磁場所有可能的方向(角度可用反三角函數(shù)表示)。

2、曲線運(yùn)動(dòng)
在粒子速度選擇器中，當(dāng)自由的帶電粒子的速度不滿足v=E／B，或者速度方向與電場方向不垂直時(shí)，所受的電場力和洛侖茲力的合力不為零，粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)；由于洛侖茲力的方向隨時(shí)改變，因此帶電粒子所受的合力也隨著改變，故帶電粒子作的是變加速曲線運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過數(shù)學(xué)分析，得到粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡是擺線．對于這類變加速曲線運(yùn)動(dòng)研究，當(dāng)然仍然可以列出動(dòng)力學(xué)方程，但往往還需要建立能量方程，這是解決此類問題的唯一途徑，
例3：設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，已知一離子在電場力和洛侖茲力的作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，忽略重力，以下說法正確的是()．
A、這離子必帶正電荷
B、A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度
C、離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大
D、離子到達(dá)B點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)

3、交替做勻速圓周運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)
由于電場與磁場占據(jù)不同的空間，帶電粒子還可能在電場中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
例4：如圖所示，在x軸上方有垂直于xY平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；在x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)為E．一質(zhì)量為m，電量為-q的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿著y軸正方向射出．射出之后，第三次到達(dá)x軸時(shí)，它與點(diǎn)O的距離為L．求此粒子射出時(shí)的速度v和運(yùn)動(dòng)的總路程．

例5：如圖所示，兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線的四條狹縫a、b、c和d，外筒的外半徑為ro．在圓筒之外的足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場，磁感強(qiáng)度的大小為B．在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場．一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對狹縫a的S點(diǎn)出發(fā)，初速為零．如果該粒子經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S，則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少?(不計(jì)重力、整個(gè)裝置在真空中)

例6：如圖所示，不計(jì)重力，質(zhì)量為m帶電量為+q的帶電粒子，位于如圖所示的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度為E磁感強(qiáng)度為B。粒子以V0的初速度垂直進(jìn)入該復(fù)合場中（如圖示），求粒子完成n個(gè)周期的圓周運(yùn)動(dòng)后的位置。

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

學(xué)習(xí)內(nèi)容1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解示波管的工作原理，體會靜電場知識對科學(xué)技術(shù)的影響。
2．會處理較簡單的帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)與偏轉(zhuǎn)問題，培養(yǎng)自己獨(dú)立分析、解決問題的能力。
學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)與偏轉(zhuǎn)問題
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識鏈接1．帶電粒子在電場中的加速問題處理方法
2．帶電粒子垂直電場方向進(jìn)入電場中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及處理方法。
學(xué)習(xí)過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
一、示波管的原理
1、構(gòu)造
示波管是示波器的核心部件，外部是一個(gè)抽成真空的玻璃殼，內(nèi)部主要由（發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成）、（由一對X偏轉(zhuǎn)電極板和一對Y偏轉(zhuǎn)電極板組成）和組成。
2、原理
(1)掃描電壓：XX偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒型電壓。
(2)燈絲被電源加熱后，出現(xiàn)電子發(fā)射，發(fā)射出來的電子經(jīng)過加速電場加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，如Y偏轉(zhuǎn)極板上加一個(gè)電壓，在X偏轉(zhuǎn)極板上加一電壓，在熒光屏上就會出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖像。
二、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的條件及求解方法
帶電粒子能否飛出電場，關(guān)健看帶電粒子在電場中的側(cè)移量y，如質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿中線以v0垂直射入板長為l、板間距離為d的勻強(qiáng)電場中，要使粒子飛出電場，則應(yīng)滿足：t=時(shí)，y；若當(dāng)t=時(shí),y，則粒子打在板上，不能飛出電場。
三、帶電粒子在電場和重力場的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)分析方法。
帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題。研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循：運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律。研究時(shí)主要有以下兩種方法：
1．力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析法。根據(jù)帶電粒子受到電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。這種方法適用于恒力作用下的勻變速運(yùn)動(dòng)的情況。分析時(shí)具體有以下兩種方法：
⑴正交分解法或化曲為直法
⑵“等效重力”法。
3．功能關(guān)系分析法（使用動(dòng)能定理、能量守恒定律解題）
【例題與習(xí)題】
1．一束電子流在經(jīng)u=5000V的加速電壓加速后在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示．若兩板間距d=1.0cm，板長f=5．0cm，那么要使電子能從平行板飛出，兩個(gè)極板上最大能加多大電壓?

（1）要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極的極板上，加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的最大偏轉(zhuǎn)電壓U不能超過多大？
（2）若在偏轉(zhuǎn)電極上加U=40sin100πtV的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標(biāo)軸上能觀測到多長的線段？

3．（2008全國）一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間的電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U時(shí)，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升；若兩極板間電壓為-U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向是（）
A．2v向下B．2v向上
C．3v向下D．3v向上
達(dá)標(biāo)檢測1．如圖所示是一個(gè)說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢差為U2，板長為L為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U2)，可采用的方法是()
A．增大兩板間的電勢差以
B．盡可能使板長￡短些
C．盡可能使板間距離d小一些
D．使加速電壓以升高一些
2如圖所示，用細(xì)線拴著一帶負(fù)電的小球在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且電場力大于重力，則下列說法正確的是()
A．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A時(shí)，細(xì)線張力一定最大
B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線張力一定最大
C．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，小球的線速度一定最大
D．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，小球的電勢能一定最大
3.如圖所示，A、B是一對平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓u，A板的電勢φA=0，B板的電勢φB隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示?，F(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，設(shè)電子的初速度和重力的影響可忽略．則()
A．若電子是在t=O時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)
B.若電子是在t=1/8T時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上
c.若電子是在3/8T時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上
D．若電子是在t=1/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)

4．如圖所示，平行板電容器兩極板間有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，且?guī)д姷臉O板接地，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(不計(jì)重力)從x軸上坐標(biāo)為x。處由靜止釋放．
(1)求該粒子在x0處的電勢能EP．
(2)試從牛頓第二定律出發(fā)，證明該帶電粒子在極板問運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)能與電勢能之和保持不變．

1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé)，教師要準(zhǔn)備好教案，這是每個(gè)教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習(xí)的快樂，有效的提高課堂的教學(xué)效率。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？以下是小編為大家精心整理的“1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”，僅供參考，歡迎大家閱讀。

1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

教學(xué)三維目標(biāo)

（一）知識與技能

1．了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

2．重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。

3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。

（二）過程與方法

培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

2．培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會物理知識的實(shí)際應(yīng)用。

重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。

教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)力學(xué)及本章前面相關(guān)知識

要點(diǎn)：動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。

（二）新課教學(xué)

1．帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況（平衡、加速和減速）

⑴．若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

例：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?

分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F＝0，，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

⑵．若∑F≠0（只受電場力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。(變速直線運(yùn)動(dòng))

◎打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

設(shè)電荷所帶的電量為q，板間場強(qiáng)為E

電勢差為U，板距為d,電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則

電場力所做的功為：

粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為：

由動(dòng)能定理有：（或?qū)懔Γ?p>※若初速為v0，則上列各式又應(yīng)怎么樣？讓學(xué)生討論并列出。

◎若打入的是負(fù)電荷（初速為v0），將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)情況可能如何，請學(xué)生討論，并得出結(jié)論。

請學(xué)生思考和討論課本P33問題

分析講解例題1。（詳見課本P33）

【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0，且與初速度方向有夾角(不等于0°，180°)，則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？（曲線運(yùn)動(dòng)）---引出

2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力，且初速度v0⊥E，則帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)）

復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。

詳細(xì)分析講解例題2。

解：粒子v0在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)

沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有：①

電子射出電場時(shí)，在垂直于電場方向偏移的距離為：②

粒子在垂直于電場方向的加速度：③

由①②③得：④

代入數(shù)據(jù)得：m

即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m

電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0，而垂直于電場方向的速度：

⑤

故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為：⑥

代入數(shù)據(jù)得：=6.8°

【討論】：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式又需怎樣列？指導(dǎo)學(xué)生列出。

3．示波管的原理

（1）示波器：用來觀察電信號隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管

（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。

（3）原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。

◎讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。

（三）小結(jié)：

1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律．研究時(shí)，主要可以按以下兩條線索展開．

（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律

根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況．

（2）功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?p>根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動(dòng)能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等．這條線索同樣也適用于不均勻的電場．

2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧

（1）類比與等效

電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比．例如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可類比于平拋，帶電單擺在豎直方向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等．

（2）整體法(全過程法)

電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用．

電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)．它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算．

（四）鞏固新課：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)紙。

2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】

教后記

1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)是綜合性非常強(qiáng)的知識點(diǎn)，對力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)要求較高，是高考的熱點(diǎn)之一，所以教學(xué)時(shí)要有一定的高度。

2、學(xué)生對于帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)的處理局限于記住偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角的公式，不能從力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系角度高層次的分析，這樣的能力可能要到高三一輪復(fù)習(xí)結(jié)束才能具備。