带电粒子在复合场中的运动教学设计-人教课标版(优秀教案).doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除年高考物理第二轮复习带电粒子在复合场中的运动教学目标：能分析掌握带电粒子在重力场、电场、磁场同时存在的叠加场中几种基本运动模型会在复合场中进行正确的受力分析和描述运动情况会用力学知识和观点及相关场的知识解答复合场问题教学重点：带电粒子在复合场中的运动的受力分析和运动情况的分析教学难点：带电粒子在复合场中进行较复杂的曲线运动教学流程：今天我们一起来研究带电粒子在复合场中的运动，首先来复习一下基本概念。什么是复合场？它是指一个空间可以同时存在几个场，如重力场，电场，磁场等。当一个带电粒子进入这个空间后，可能受到重力，电场力，洛伦兹力等。那么这三个力又各自有什么特点呢？我们以表格的形式归纳如下。大小方向做功特点重力竖直向下做功只与始、末高度差有关电场力带正电粒子受力与电场方向相同，负电相反做功只与始、末位置有关洛伦兹力左手定则（洛）始终不做功尤其我们要注意洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力永不做功。那么在有些情况下我们可以忽略重力的影响，有时又不行，我们如何进行区分呢？基本粒子，如电子，质子，粒子，离子等不考虑重力带电小球、油滴应考虑重力 对未知名的，题中又没有明确交代的带电粒子是否考虑重力，则应根据题给物理过程及隐含条件具体分析后作出符合实际的决定。基本概念之后我们一起来探讨两个问题：若带电粒子同时受重力、电场力和洛仑兹力作用，请思考【问题】带电粒子能否做直线运动？该直线运动一定是匀速直线运动吗？学生：可以 一定【问题】带电粒子能否做匀速圆周运动？若能，请你说明条件；若不能，请你说明理由。学生：能 电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力我们一起来应用一下：（学生思考分钟，投影展示学生的学案。）思考： 在竖直平面内，若要使带电小球沿着直线作匀速直线运动,则要向哪个方向加一个匀强磁场呢?电荷的电性应如何呢?学生：垂直于纸面向里 正电引导学生思考，负电菏为什么不可以呢？ 学生：若是负电荷，三个力在某条线的同一侧，所以无法受力平衡。思考：一个带电微粒在图示的正交匀强电场为和匀强磁场为中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带，旋转方向为。若已知圆半径为，电场强度为磁感应强度为，则线速度为。(已知重力加速度为)学生：负电 逆时针 由和 解得小结：上面的研究我们发现带电粒子在复合场中，可能做匀速直线运动，也可能做匀速圆周运动，那还有没有其他的可能呢？我们一起来看例。例 如图所示，一带电小球从两竖直的带等量异种电荷的平行板上方处自由落下，两板间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，带电小球通过正交的电场和磁场时（ ） 可能做匀速直线运动 可能做匀加速直线运动 可能做直线运动 一定做曲线运动教师：本题要分析粒子是直线运动还是曲线运动，我们应该如何判定？学生：看合力和速度的方向是否共线。教师：那么我们分析哪个位置的受力情况呢？学生：刚进入复合场的位置。此处小球受到重力，电场力，洛伦兹力。教师：有可能有几种情况呢？学生：刚进入时有三种情况：第一种，重力方向一定向下，电场力和洛伦兹力可能同向，那么合力与速度不共线，所以做曲线运动。第二种，电场力和洛伦兹力反向，那么合力与速度还是不共线，所以还是做曲线运动。第三种，电场力和洛伦兹力可能反向相等，但是由于重力的加速作用，下一时刻，电场力和洛伦兹力又不相等。所以还是做曲线运动，选。教师：下面我们一起来研究电磁流量计的模型，研究一下它的工作原理是什么。例为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为、，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为的匀强磁场，在前后两个内侧固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压若用表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（）若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多少无关污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大污水流量与成正比，与、无关引导学生思考。学生：由于污水从左向右流经该装置，所以里面的正负离子都是从左向右流，由左手定则可知，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转。教师：与正负离子的多少有没有关系？学生：水中可能有正一价，正二价，正三价的正离子，也可能有负一价，负二价，负三价的负离子，这样导致离子的数目不等，但是它们的运动方向都是水平向右，所以不影响偏转情况。教师：电压表的示数与什么因素有关呢？学生：稳定时 和流量，所以。与成正比。所以选。教师：我们接下来研究一下复合场中受力情况的动态分析问题例如图所示的空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场质量为、带电量为的小球套在粗糙的并足够长的竖直绝缘杆上由静止开始下滑，已知，则( ).小球的加速度不断减小，直至为.小球的加速度先增大后减小，最终为.小球的速度先增大后减小，最终为匀速.小球的动能不断增大，直到某一最大值教师：我们来分析一下小环的受力情况。学生：小环释放时，只受重力，电场力，支持力和摩擦力。由于所以要加速下降。由于加速，受到向右的洛伦兹力且在不断增大，所以支持力不断减小，摩擦力不断减小，所以加速度不断增加。当洛伦兹力和电场力相等时，有最大的加速度。之后，继续加速，洛伦兹力大于电场力，所以向左的支持力不断增加，摩擦力也不断增加，所以加速度开始不断减小，直到为零。之后匀速。教师：那么，速度是怎么变化的呢？学生：小球先做加速度增加的加速运动，在做加速度减小的加速运动。全过程都做加速运动。所以选。教师：计算题中，我们选取了两种类型的题目，一种是电场和磁场成独立区域，另一种是电场和磁场成共存区域常见题型：电场和磁场成独立区域例 如图所示，在平面上内，轴上方有磁感应强度为，方向垂直平面指向纸里的匀强磁场，轴下方有场强为、方向沿轴负方向的匀强电场，现将一质量为，电量为的电子，从轴上点由静止释放，电子在第四次到达轴时交点为点，点到原点的距离为.（）点到原点的距离.（）电子从点运动到点所用的时间.请大家思考并请同学上台作出电子运动的轨迹。老师：电子考虑重力吗？学生：不考虑。老师：电子做什么运动呢？学生：由受力分析可知。电子先做初速为的匀加速直线运动。接着做匀速圆周运动，再次进入电场做匀减速直线运动，减速为后再反向匀加速，再进入磁场做匀速圆周运动，到达点。实物投影学生的学案。解：（）由轨迹可知，可得（）圆周运动时间 直线运动总时间常见题型. 电场和磁场共存区域例 （年高考江苏卷） 在场强为的水平匀强磁场中,一质量为、带正电的小球在静止释放，小球的运动曲线如图所示已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到轴距离的倍，重力加速度为求：小球运动到任意位置（，）的速率；小球在运动过程中第一次下降的最大距离；当在上述磁场中加一竖直向上场强为（）的匀强电场时，小球从静止释放后获得的最大速率教师：我们对哪个位置进行受力分析学生：在点，释放时只后重力，加速后受到洛伦兹力发生偏转。轨迹如图。到最低点的过程中只有重力做功，机械能守恒。教师：第二问中，在运动的最低点具有什么特点啊？学生：此曲线在最低点曲率半径为该点到轴距离的倍，说明物体在做做圆周运动。可以由合力提供向心力解。教师：第三问，多了电场之后，运动轨迹怎么画？这个轨迹和刚才的轨迹有什么关系？最高点的曲率半径知道吗？学生：向上弯曲。有相似性，半径应该也是倍关系。解：洛伦兹力不做功，由动能定理得：解：得设在最大距离处的速率为，根据圆周运动有：且由知：由及解得：小球运动如图所示由动能定理得：由圆周运动得：且由及解得：教师：本题在去年的高考中得分率较低，学生在第三问的求解中遇到了很大的困难，在运动轨迹的分析和最高点半径的分析上没有得到正确的结果。本题的高考命题组考虑时，也进行了很大的讨论。要不要把“已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到轴距离的倍”改为“已知此类曲线在最低点的曲率半径为该点到轴距离的倍”，如果改了，学生可以更容易理解题意。但是最终没有修改，命题目的就是要考察学生的知识迁移能力和推理能力。希望同学们在这方面注重提高自身能力。三小结：带电粒子在复合场中的运动可能是匀速直线运动，可能是匀速圆周运动，也可能是一般曲线运动因此解决复合场运动问题的解题步骤是： .受力分析。.根据受力分析情况确定粒子的运动，并画出运动的轨迹。 .根据运动轨迹同时充分发掘题目中的隐含条件找寻数学和物理方面的方程求解四作业 金榜配套练习设计意图：带电粒子在复合场中的运动常与力学知识中的牛顿第二定律、匀变速运动规律、动能定理、运动的合成与分解等主干知识相结合，题目变化无穷，出题灵活，是近几年高考热点，常以难题、压轴题出现。因此，复习时应作为重点突破，特别要认真分析运动的全过程，充分挖掘题中的隐含条件，注意过程中力和运动问的相互制约关系，认识问题的实质。教后反思：本节课是高三二模前的一次专题复习课，充分展开了学案教学的研究，进行了复习课的课型的思考。选取了带电粒子在复合场中的运动这个知识点进行了详细剖析。本节课内容充实，节奏较快，思维力度大，课前做了充分的准备，通过学案整理出带电粒子在复合场中运动的各种情况。教学中能充分发挥学生的积极性和主动性，通过与学生的互动、错误的分析帮助学生建立完整的知识结构。针对学生的课堂提问精心设计，引导学生进行有效学习。教师采用多种形式，活跃课堂，评讲也突出了解题思路、解题方法。希望在课堂上更多的关注学生的掌握情况，加强学生解题的规范性教育。教学中，总的来说基本比较正常。教师的讲解，学生的互动，学案的使用，课堂的容量都符合高三复习课的要求。不足方面：整体时间上的把握还需要加强，如开始时的两个简单模型的设计，学生已经能基本掌握的就不需要再多解释，可以让最后一个计算题的时间更加充裕。可以更加详细的分析这道高考试题的出题者意图和考察的能力。在整节课上，还需要有一题的详细板书，培养学生解题的规范。投影学生的解答过程可以更多一些。这样可以加大学生的参与程度。学习是一件增长知识的工作，在茫茫的学海中，或许我们困苦过，在艰难的竞争中，或许我们疲劳过，在失败的阴影中，或许我们失望过。但我们发现自己的知识在慢慢的增长，从哑哑学语的婴儿到无所不能的青年时，这种奇妙而巨大的变化怎能不让我们感到骄傲而自豪呢？当我们在学习中遇到困难而艰难的战胜时，当我们在漫长的奋斗后成功时，那种无与伦比的感受又有谁能表达出来呢？因此学习更是一件愉快的事情，只要我们用另一种心态去体会，就会发现有学习的日子真好！ 如果你热爱读书，那你就会从书籍中得到灵魂的慰藉；从书中找到生活的榜样；从书中找到自己生活的乐趣；并从中不断地发现自己，提升自己，从而超越自己。 明天会更好，相信自己没错的！ 我们一定要说积极向上的话。只要持续使用非常积极的话语，就能积累起相关的重要信息，于是在不经意之间，我们就已经行动起来，并且逐渐把说过的话变成现实。 【精品文档】第 5 页