帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)-人教課標(biāo)版(優(yōu)秀教案)5頁(yè)

1、年高考物理第二輪復(fù)習(xí)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)：能分析掌握帶電粒子在重力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)同時(shí)存在的疊加場(chǎng)中幾種基本運(yùn)動(dòng)模型會(huì)在復(fù)合場(chǎng)中進(jìn)行正確的受力分析和描述運(yùn)動(dòng)情況會(huì)用力學(xué)知識(shí)和觀點(diǎn)及相關(guān)場(chǎng)的知識(shí)解答復(fù)合場(chǎng)問(wèn)題教學(xué)重點(diǎn)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的受力分析和運(yùn)動(dòng)情況的分析教學(xué)難點(diǎn)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中進(jìn)行較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)流程：今天我們一起來(lái)研究帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，首先來(lái)復(fù)習(xí)一下基本概念。什么是復(fù)合場(chǎng)？它是指一個(gè)空間可以同時(shí)存在幾個(gè)場(chǎng)，如重力場(chǎng)，電場(chǎng)，磁場(chǎng)等。當(dāng)一個(gè)帶電粒子進(jìn)入這個(gè)空間后，可能受到重力，電場(chǎng)力，洛倫茲力等。那么這三個(gè)力又各自有什么特點(diǎn)呢？我們以表格的形式歸納如下。大小

2、方向做功特點(diǎn)重力豎直向下做功只與始、末高度差有關(guān)電場(chǎng)力帶正電粒子受力與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電相反做功只與始、末位置有關(guān)洛倫茲力左手定則（洛）始終不做功尤其我們要注意洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力永不做功。那么在有些情況下我們可以忽略重力的影響，有時(shí)又不行，我們?nèi)绾芜M(jìn)行區(qū)分呢？基本粒子，如電子，質(zhì)子，粒子，離子等不考慮重力帶電小球、油滴應(yīng)考慮重力 對(duì)未知名的，題中又沒(méi)有明確交代的帶電粒子是否考慮重力，則應(yīng)根據(jù)題給物理過(guò)程及隱含條件具體分析后作出符合實(shí)際的決定。基本概念之后我們一起來(lái)探討兩個(gè)問(wèn)題：若帶電粒子同時(shí)受重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力作用，請(qǐng)思考【問(wèn)題】帶電粒子能否做直線運(yùn)動(dòng)？該直線運(yùn)動(dòng)一定是勻

3、速直線運(yùn)動(dòng)嗎？學(xué)生：可以 一定【問(wèn)題】帶電粒子能否做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？若能，請(qǐng)你說(shuō)明條件；若不能，請(qǐng)你說(shuō)明理由。學(xué)生：能 電場(chǎng)力和重力平衡，洛倫茲力提供向心力我們一起來(lái)應(yīng)用一下：（學(xué)生思考分鐘，投影展示學(xué)生的學(xué)案。）思考： 在豎直平面內(nèi)，若要使帶電小球沿著直線作勻速直線運(yùn)動(dòng),則要向哪個(gè)方向加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)呢?電荷的電性應(yīng)如何呢?學(xué)生：垂直于紙面向里 正電引導(dǎo)學(xué)生思考，負(fù)電菏為什么不可以呢？ 學(xué)生：若是負(fù)電荷，三個(gè)力在某條線的同一側(cè)，所以無(wú)法受力平衡。思考：一個(gè)帶電微粒在圖示的正交勻強(qiáng)電場(chǎng)為和勻強(qiáng)磁場(chǎng)為中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則該帶電微粒必然帶，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?。若已知圓半徑為，電場(chǎng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為，

4、則線速度為。(已知重力加速度為)學(xué)生：負(fù)電 逆時(shí)針 由和 解得小結(jié)：上面的研究我們發(fā)現(xiàn)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中，可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那還有沒(méi)有其他的可能呢？我們一起來(lái)看例。例 如圖所示，一帶電小球從兩豎直的帶等量異種電荷的平行板上方處自由落下，兩板間存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電小球通過(guò)正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)（ ） 可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) 可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 可能做直線運(yùn)動(dòng) 一定做曲線運(yùn)動(dòng)教師：本題要分析粒子是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，我們應(yīng)該如何判定？學(xué)生：看合力和速度的方向是否共線。教師：那么我們分析哪個(gè)位置的受力情況呢？學(xué)生：剛進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)的位置。此處小球受到重力，電場(chǎng)力，洛倫

5、茲力。教師：有可能有幾種情況呢？學(xué)生：剛進(jìn)入時(shí)有三種情況：第一種，重力方向一定向下，電場(chǎng)力和洛倫茲力可能同向，那么合力與速度不共線，所以做曲線運(yùn)動(dòng)。第二種，電場(chǎng)力和洛倫茲力反向，那么合力與速度還是不共線，所以還是做曲線運(yùn)動(dòng)。第三種，電場(chǎng)力和洛倫茲力可能反向相等，但是由于重力的加速作用，下一時(shí)刻，電場(chǎng)力和洛倫茲力又不相等。所以還是做曲線運(yùn)動(dòng)，選。教師：下面我們一起來(lái)研究電磁流量計(jì)的模型，研究一下它的工作原理是什么。例為了測(cè)量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為、，左右兩端開(kāi)口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

6、在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)固定有金屬板作為電極，污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓若用表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積），下列說(shuō)法中正確的是（）若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢(shì)高前表面的電勢(shì)一定低于后表面的電勢(shì)，與哪種離子多少無(wú)關(guān)污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大污水流量與成正比，與、無(wú)關(guān)引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生：由于污水從左向右流經(jīng)該裝置，所以里面的正負(fù)離子都是從左向右流，由左手定則可知，正離子向后表面偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)。教師：與正負(fù)離子的多少有沒(méi)有關(guān)系？學(xué)生：水中可能有正一價(jià)，正二價(jià)，正三價(jià)的正離子，也可能有負(fù)一價(jià)，負(fù)二價(jià)，負(fù)三價(jià)的負(fù)離子，這樣導(dǎo)致離子的數(shù)

7、目不等，但是它們的運(yùn)動(dòng)方向都是水平向右，所以不影響偏轉(zhuǎn)情況。教師：電壓表的示數(shù)與什么因素有關(guān)呢？學(xué)生：穩(wěn)定時(shí) 和流量，所以。與成正比。所以選。教師：我們接下來(lái)研究一下復(fù)合場(chǎng)中受力情況的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題例如圖所示的空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)質(zhì)量為、帶電量為的小球套在粗糙的并足夠長(zhǎng)的豎直絕緣桿上由靜止開(kāi)始下滑，已知，則( ).小球的加速度不斷減小，直至為.小球的加速度先增大后減小，最終為.小球的速度先增大后減小，最終為勻速.小球的動(dòng)能不斷增大，直到某一最大值教師：我們來(lái)分析一下小環(huán)的受力情況。學(xué)生：小環(huán)釋放時(shí)，只受重力，電場(chǎng)力，支持力和摩擦力。由于所以要加速下降。由于加速，受到

8、向右的洛倫茲力且在不斷增大，所以支持力不斷減小，摩擦力不斷減小，所以加速度不斷增加。當(dāng)洛倫茲力和電場(chǎng)力相等時(shí)，有最大的加速度。之后，繼續(xù)加速，洛倫茲力大于電場(chǎng)力，所以向左的支持力不斷增加，摩擦力也不斷增加，所以加速度開(kāi)始不斷減小，直到為零。之后勻速。教師：那么，速度是怎么變化的呢？學(xué)生：小球先做加速度增加的加速運(yùn)動(dòng)，在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。全過(guò)程都做加速運(yùn)動(dòng)。所以選。教師：計(jì)算題中，我們選取了兩種類型的題目，一種是電場(chǎng)和磁場(chǎng)成獨(dú)立區(qū)域，另一種是電場(chǎng)和磁場(chǎng)成共存區(qū)域常見(jiàn)題型：電場(chǎng)和磁場(chǎng)成獨(dú)立區(qū)域例 如圖所示，在平面上內(nèi)，軸上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為，方向垂直平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，軸下方有場(chǎng)強(qiáng)為、方向

9、沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)將一質(zhì)量為，電量為的電子，從軸上點(diǎn)由靜止釋放，電子在第四次到達(dá)軸時(shí)交點(diǎn)為點(diǎn)，點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為.（）點(diǎn)到原點(diǎn)的距離.（）電子從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)所用的時(shí)間.請(qǐng)大家思考并請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)作出電子運(yùn)動(dòng)的軌跡。老師：電子考慮重力嗎？學(xué)生：不考慮。老師：電子做什么運(yùn)動(dòng)呢？學(xué)生：由受力分析可知。電子先做初速為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。接著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再次進(jìn)入電場(chǎng)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，減速為后再反向勻加速，再進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)點(diǎn)。實(shí)物投影學(xué)生的學(xué)案。解：（）由軌跡可知，可得（）圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)間 直線運(yùn)動(dòng)總時(shí)間常見(jiàn)題型. 電場(chǎng)和磁場(chǎng)共存區(qū)域例 （年高考江蘇卷） 在場(chǎng)強(qiáng)為的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一質(zhì)量為、帶正

10、電的小球在靜止釋放，小球的運(yùn)動(dòng)曲線如圖所示已知此曲線在最低點(diǎn)的曲率半徑為該點(diǎn)到軸距離的倍，重力加速度為求：小球運(yùn)動(dòng)到任意位置（，）的速率；小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中第一次下降的最大距離；當(dāng)在上述磁場(chǎng)中加一豎直向上場(chǎng)強(qiáng)為（）的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，小球從靜止釋放后獲得的最大速率教師：我們對(duì)哪個(gè)位置進(jìn)行受力分析學(xué)生：在點(diǎn)，釋放時(shí)只后重力，加速后受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)。軌跡如圖。到最低點(diǎn)的過(guò)程中只有重力做功，機(jī)械能守恒。教師：第二問(wèn)中，在運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)具有什么特點(diǎn)啊？學(xué)生：此曲線在最低點(diǎn)曲率半徑為該點(diǎn)到軸距離的倍，說(shuō)明物體在做做圓周運(yùn)動(dòng)?？梢杂珊狭μ峁┫蛐牧?。教師：第三問(wèn)，多了電場(chǎng)之后，運(yùn)動(dòng)軌跡怎么畫？這個(gè)軌跡和剛才的軌

11、跡有什么關(guān)系？最高點(diǎn)的曲率半徑知道嗎？學(xué)生：向上彎曲。有相似性，半徑應(yīng)該也是倍關(guān)系。解：洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理得：解：得設(shè)在最大距離處的速率為，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)有：且由知：由及解得：小球運(yùn)動(dòng)如圖所示由動(dòng)能定理得：由圓周運(yùn)動(dòng)得：且由及解得：教師：本題在去年的高考中得分率較低，學(xué)生在第三問(wèn)的求解中遇到了很大的困難，在運(yùn)動(dòng)軌跡的分析和最高點(diǎn)半徑的分析上沒(méi)有得到正確的結(jié)果。本題的高考命題組考慮時(shí)，也進(jìn)行了很大的討論。要不要把“已知此曲線在最低點(diǎn)的曲率半徑為該點(diǎn)到軸距離的倍”改為“已知此類曲線在最低點(diǎn)的曲率半徑為該點(diǎn)到軸距離的倍”，如果改了，學(xué)生可以更容易理解題意。但是最終沒(méi)有修改，命題目的就是要考察學(xué)

12、生的知識(shí)遷移能力和推理能力。希望同學(xué)們?cè)谶@方面注重提高自身能力。三小結(jié)：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)可能是勻速直線運(yùn)動(dòng)，可能是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，也可能是一般曲線運(yùn)動(dòng)因此解決復(fù)合場(chǎng)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題步驟是： .受力分析。.根據(jù)受力分析情況確定粒子的運(yùn)動(dòng)，并畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡。 .根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡同時(shí)充分發(fā)掘題目中的隱含條件找尋數(shù)學(xué)和物理方面的方程求解四作業(yè) 金榜配套練習(xí)設(shè)計(jì)意圖：帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)常與力學(xué)知識(shí)中的牛頓第二定律、勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律、動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成與分解等主干知識(shí)相結(jié)合，題目變化無(wú)窮，出題靈活，是近幾年高考熱點(diǎn)，常以難題、壓軸題出現(xiàn)。因此，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)作為重點(diǎn)突破，特別要認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，充分挖

13、掘題中的隱含條件，注意過(guò)程中力和運(yùn)動(dòng)問(wèn)的相互制約關(guān)系，認(rèn)識(shí)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。教后反思：本節(jié)課是高三二模前的一次專題復(fù)習(xí)課，充分展開(kāi)了學(xué)案教學(xué)的研究，進(jìn)行了復(fù)習(xí)課的課型的思考。選取了帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)剖析。本節(jié)課內(nèi)容充實(shí)，節(jié)奏較快，思維力度大，課前做了充分的準(zhǔn)備，通過(guò)學(xué)案整理出帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的各種情況。教學(xué)中能充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，通過(guò)與學(xué)生的互動(dòng)、錯(cuò)誤的分析幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。針對(duì)學(xué)生的課堂提問(wèn)精心設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。教師采用多種形式，活躍課堂，評(píng)講也突出了解題思路、解題方法。希望在課堂上更多的關(guān)注學(xué)生的掌握情況，加強(qiáng)學(xué)生解題的規(guī)范性教育。教

14、學(xué)中，總的來(lái)說(shuō)基本比較正常。教師的講解，學(xué)生的互動(dòng)，學(xué)案的使用，課堂的容量都符合高三復(fù)習(xí)課的要求。不足方面：整體時(shí)間上的把握還需要加強(qiáng)，如開(kāi)始時(shí)的兩個(gè)簡(jiǎn)單模型的設(shè)計(jì)，學(xué)生已經(jīng)能基本掌握的就不需要再多解釋，可以讓最后一個(gè)計(jì)算題的時(shí)間更加充裕?？梢愿釉敿?xì)的分析這道高考試題的出題者意圖和考察的能力。在整節(jié)課上，還需要有一題的詳細(xì)板書，培養(yǎng)學(xué)生解題的規(guī)范。投影學(xué)生的解答過(guò)程可以更多一些。這樣可以加大學(xué)生的參與程度。學(xué)習(xí)是一件增長(zhǎng)知識(shí)的工作，在茫茫的學(xué)海中，或許我們困苦過(guò)，在艱難的競(jìng)爭(zhēng)中，或許我們疲勞過(guò)，在失敗的陰影中，或許我們失望過(guò)。但我們發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)在慢慢的增長(zhǎng)，從啞啞學(xué)語(yǔ)的嬰兒到無(wú)所不能的青年時(shí)，這種奇妙而巨大的變化怎能不讓我們感到驕傲而自豪呢？當(dāng)我們?cè)趯W(xué)習(xí)中遇到困難而艱難的戰(zhàn)勝時(shí)，當(dāng)我們?cè)诼L(zhǎng)的奮斗后成功