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1、带电粒子在复合场中的运动教学设计一教学目标1知道什么是复合场，以及复合场的特点。2掌握带电粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。3了解带电粒子在复合场中运动的一些典型应用。二教学重点粒子在复合场中的运动分析的基本方法和思路。三教学难点三种场复合时粒子运动问题的求解。四教学方法探究、讲授、讨论、练习。五教学过程】复习引入1复习提问：什么是洛伦兹力？带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？ 学生：磁场对运动电荷的作用；匀速圆周运动。2过渡引入：物体在重力作用下的运动与带电粒子在匀强电场中的运动，都是恒力作用下的运动，因此它们的运动规律有诸多相似之处，常用类比法处理，而带电粒子在匀强磁
2、场中运动所受洛伦兹力是一变力，在有磁场的复合场中带电粒子的运动变得更为复杂，此类问题对考验同学们的空间想象力和综合分析能力。既然关于求解带电粒子在复合场中运动的问题有了前面的知识做铺垫，那么我们今天继续深入研究。复合场1复合场：原则上讲，所有场的叠加都可以称为复合场，如重力场和电场的叠加就是这样（这样的问题我们也已经解决过了）。但在本章，则是相对狭义地指包括磁场在内的复合场，即磁场和电场、磁场和重力场，或者三者的复合。2特点：由于洛伦兹力是变力，我们一般都不能将各场力合成一个场去看待（特殊情况除外）。过渡：因为情形比较复杂，我们按照不同场的不同组合，将运动分为三大类常见运动形式1当带电粒子在复
3、合场中所受的合外力为零时，微粒将静止或做匀速直线运动；2当带电粒子在复合场中所受的合外力充当向心力时，微粒将做匀速圆周运动；3当带电粒子在复合场中所受的合外力不变时，微粒将做匀变速直线运动或做匀变速曲线运动；4当带电微粒所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则微粒将做非匀变速曲线运动。教师讲解强调：注意电场力和洛伦兹力的特性在电场中的电荷，不论其运动与否，都始终受电场力的作用；而磁场只对运动电荷且速度方向与磁场方向不平行的电荷有洛伦兹力作用。电场力的大小，与电荷运动速度无关，其方向可与电场方向相同或相反；而洛伦兹力的大小与电荷运动的速度有关，其方向始终既与磁场方向垂直，又与速度方向垂直，即垂
4、直于磁场和速度共同决定的平面。从力的作用效果看，电场力既可以改变电荷运动速度的方向，也可以改变速度的大小；而洛伦兹力仅改变电荷运动速度的方向，不能改变速度的大小。从做功和能量转化角度看，电场力对电荷做功，但与运动路径无关，能够改变电荷的动能；而洛伦兹力对电荷永不做功，不能改变电荷的动能。解题思路与方法为了提高分析能力及解题效率，我们一般按以下思路进行分析：1正确进行受力分析，除弹力、重力、摩擦力，要特别注意电场力和磁场力的分析；2正确进行物体的运动状态分析，找出物体的速度、位置及变化，分清运动过程，如果出现临界状态，要分析临界条件；3恰当选用解决力学问题的三大方法： A牛顿运动定律及运动学公式
5、（只适用于匀变速运动）； B用动量观点分析，即由动量定理和动量守恒定律； C用能量观点分析，包括动能定理和机械能（或能量）守恒定律，应注意不论带电体运动状态如何，洛伦兹力永远不做功。应首选能量观点和动量观点进行分析。教师讲解强调：对在复合场中运动的带电体进行正确受力分析 1受力分析的顺序：先场力（包括重力、电场力、磁场力），后弹力，再摩擦力等。 2重力、电场力与物体运动速度无关，但洛伦兹力的大小与粒子速度有关，方向还与电荷的性质有关，所以必须充分注意到这一点来正确分析其受力情况，从而正确确定物体的运动情况。3一般情况下，电子、质子、离子等微观粒子在复合场中受的重力远小于电场力、磁场力，因而重力
6、可忽略不计，如果有具体数据，可通过比较确定是否考虑重力，有时还需由题设条件来确定是否计算重力。教师难点提示：带电粒子在复合场中的动态分析洛伦兹力的变化影响到弹力的变化，弹力的变化引起摩擦力的变化，摩擦力的变化导致合外力的变化，由牛顿运动定律得出加速度的变化，由此分析出带电物体的运动情况，这种动态分析过程要有较强的能力，也是要求学生必须掌握的。实例应用 在此类问题中，我们面临的磁场一般都是匀强场，但电场却可以是匀强的，也可以是交变的。而两种场的复合，可以是同一空间的叠加，也可以是不同空间的组合。例题1 如图所示，带电平行板中匀强磁场方向水平垂直纸面向里，某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，
7、经过轨道端点P进入板间后恰能沿水平作直线运动.现使小球从较低的b点开始下滑，经P点进入板间，在板间的运动过程中( ) (A)其动能将会增大(B)其电势能将会增大(C)小球所受的洛伦兹力将会增大(D)小球受到的电场力将会增大 例题2 如图11-4-14所示，匀强电场水平向右，匀强磁场垂直纸面向里，一质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与磁场垂直、与电场成45角射入复合场中，恰能做匀速直线运动.求电场强度E和磁感应强度B的大小.xyAOMNv0例题3 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应为B,方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴。一质量为
8、m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为。不计空气阻力，重力加速度为g，求(1) 电场强度E的大小和方向；(2) 小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3) A点到x轴的高度h.六课堂小结处理带电质点在三场中运动的问题，首先应该对质点进行受力分析，依据力和运动的关系确定运动的形式。若质点做匀变速运动，往往既可以用牛顿运动定律和运动学公式求解，也可以用能量关系求解。若质点做非匀变速运动，往往需要用能量关系求解。应用能量关系求解时，要特别注意各力做功的特点以及重力、电场力做功分别与重力势能和电势能变化的关系。七作业布置相应配套巩固训练。呼兰一中
