粒子在磁场运动数学能力训练专题优秀PPT.ppt
粒子在磁场运动数学能力训练专题第一页，本课件共有31页08年25题带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动（与几何知识相结合）（与几何知识相结合）加上在电场中运动加上在电场中运动过程的分析计算过程的分析计算能力要求进能力要求进一步提升一步提升对数理能力的考查对数理能力的考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第二页，本课件共有31页xyB1B2Ov沿沿Y轴负方向轴负方向螺旋递进位移螺旋递进位移d=2（r2r1）粒子在磁场中粒子在磁场中转转n圈圈 应满足应满足 2r1=nd对数理能力的考查对数理能力的考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第三页，本课件共有31页PyxN0AOh/2a能力要求大提升能力要求大提升分析、计算、分析、计算、综合、归纳综合、归纳对数理能力的考查对数理能力的考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第四页，本课件共有31页PyxN0ON0Rx1a第五页，本课件共有31页PyxN0ax1N1第六页，本课件共有31页PyxN0N0a可可能能x1N2第七页，本课件共有31页PyxN0ON0(n=0(n=0、1 1、2 2 ）带电粒子在磁场中运动时结合循环渐进的模式，考查学生运带电粒子在磁场中运动时结合循环渐进的模式，考查学生运用数学处理物理问题的能力和分析综合能力用数学处理物理问题的能力和分析综合能力数学方法已不仅仅是数学方法已不仅仅是工具更是分析和解决工具更是分析和解决问题的手段！问题的手段！第八页，本课件共有31页PyxN0ON0学生应考要有信心学生应考要有信心最简单的路径是绝大多数最简单的路径是绝大多数学生能做到的，要让学生学生能做到的，要让学生会一步做一步会一步做一步一次碰撞的路径是相当多数学生一次碰撞的路径是相当多数学生能做到的，走一步再看一步，不能做到的，走一步再看一步，不轻言放弃！打好攻坚心理战！轻言放弃！打好攻坚心理战！第九页，本课件共有31页4应用数学处理物理问题的能力：能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论，必要时能运用几何图形，函数图像进行表达、分析。对数理能力的考查对数理能力的考查体会四：体会四：高考经常通过压轴题重点考查用数学方法处高考经常通过压轴题重点考查用数学方法处理物理问题的能力，且以此加大区分度。理物理问题的能力，且以此加大区分度。考纲链接考纲链接4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第十页，本课件共有31页例例1如图所示，一电荷量为如图所示，一电荷量为q 的带电粒子（不计重力）的带电粒子（不计重力）自自A点以速度点以速度v垂直磁场边界射入磁感应强度为垂直磁场边界射入磁感应强度为B、宽、宽度为度为d 的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为射方向的夹角为300，则该带电粒子的质量则该带电粒子的质量m是多少？穿是多少？穿过磁场所用的时间为多少？过磁场所用的时间为多少？分析分析 本题解答的关键是画出粒子运动的本题解答的关键是画出粒子运动的 轨迹图，用圆的相关知识求解。轨迹图，用圆的相关知识求解。出题意图出题意图 引出一般性的方法引出一般性的方法1 1、如何确定圆心？（圆上两点切线的法线的交点）、如何确定圆心？（圆上两点切线的法线的交点）2 2、如何求半径？（几何方法，常是解三角形）、如何求半径？（几何方法，常是解三角形）3 3、如何求粒子在磁场中的运动时间？（利用圆弧所对圆心角）、如何求粒子在磁场中的运动时间？（利用圆弧所对圆心角）基本方法、规律基本方法、规律例说习题课设计思想例说习题课设计思想第十一页，本课件共有31页 例例22如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过磁场，其边界过y y轴上的点轴上的点a a（0 0，L L）和）和O O点点.一电子从一电子从a a点以初速度点以初速度v v0 0平行平行于于x x轴正方向射入磁场，并从轴正方向射入磁场，并从x x轴上的轴上的b b点射出磁场，此时速度方向与点射出磁场，此时速度方向与x x轴轴正方向夹角为正方向夹角为60600 0.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A A、电子在磁场中运动的时间为、电子在磁场中运动的时间为B B、电子在磁场中运动的时间为、电子在磁场中运动的时间为C C、磁场区域的圆心坐标为、磁场区域的圆心坐标为(,)(,)D D、电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为、电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,-2L)(0,-2L)O Ov0 xyO Oab600B C物理知识与数学物理知识与数学知识的结合知识的结合深度增加深度增加例说习题课设计思想例说习题课设计思想第十二页，本课件共有31页Ov1v2v3 根据几何知识可以证明根据几何知识可以证明射向圆形匀强磁场中心的带射向圆形匀强磁场中心的带电粒子，都好象是从匀强磁电粒子，都好象是从匀强磁场中心射出来的。场中心射出来的。挖掘特殊规律一挖掘特殊规律一培养分析能力培养分析能力例说习题课设计思想例说习题课设计思想第十三页，本课件共有31页 如果带电粒子运动如果带电粒子运动轨迹半径等于圆形磁场轨迹半径等于圆形磁场半径，则根据几何知识半径，则根据几何知识可以证明：任意方向射可以证明：任意方向射入的粒子出射速度方向入的粒子出射速度方向与过入射点与过入射点O圆形磁场边圆形磁场边界的切线平行界的切线平行O挖掘特殊规律二挖掘特殊规律二培养分析能力培养分析能力例说习题课设计思想例说习题课设计思想第十四页，本课件共有31页例例3：（2009年海南物理年海南物理16题）题）如图，如图，ABCD是边长为是边长为a 的正方形。质量为的正方形。质量为m、电荷量为、电荷量为e 的电子以大小为的电子以大小为v0 的初速度沿纸面垂直于的初速度沿纸面垂直于BC边射入正方形区域。边射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上的任意点入射，都只能从边上的任意点入射，都只能从A 点射出磁场。不计重力，求：点射出磁场。不计重力，求：（1）此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；）此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小；（2）此匀强磁场区域的最小面积。）此匀强磁场区域的最小面积。ABCDABCDEFABCDOp qEyx利用规律利用规律求解高考题求解高考题应用提升应用提升例说习题课设计思想例说习题课设计思想第十五页，本课件共有31页利用规律利用规律求解高考题求解高考题挖掘特殊规律二挖掘特殊规律二挖掘特殊规律一挖掘特殊规律一物理知识与数物理知识与数学知识的结合学知识的结合深度增加深度增加培养分析能力培养分析能力基本方法、规律基本方法、规律应应用用提提升升知识、方法知识、方法基础基础能力提高能力提高综合应用综合应用习题课设计思路习题课设计思路第十六页，本课件共有31页 微观的带电粒子在匀强磁场中微观的带电粒子在匀强磁场中（不计重力），粒子将做怎样的运动？（不计重力），粒子将做怎样的运动？（1 1）无速度）无速度（2 2）有初速度）有初速度V V（V/BV/B）（3 3）有初速度）有初速度V V（vB vB）始终静止始终静止匀速直线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动提出问题提出问题例说复习课设计思想例说复习课设计思想第十七页，本课件共有31页思考方法思考方法注意：用弧度表示用弧度表示几何法求半径几何法求半径（勾股定理、三角函数）勾股定理、三角函数）向心力公式求半径向心力公式求半径（R=mv/qB）利用利用vR利用弦的中垂线利用弦的中垂线两条切线夹角的平分线过圆心两条切线夹角的平分线过圆心老师引导学生思考老师引导学生思考例说复习课设计思想例说复习课设计思想1、找圆心、找圆心2、定半径、定半径3、确定运动时间、确定运动时间第十八页，本课件共有31页问题一：弦切角、偏向角、回旋角的关系问题一：弦切角、偏向角、回旋角的关系问题一：弦切角、偏向角、回旋角的关系问题一：弦切角、偏向角、回旋角的关系b.b.相对的弦切角相对的弦切角相对的弦切角相对的弦切角()()相等，与相相等，与相相等，与相相等，与相邻的弦切角邻的弦切角邻的弦切角邻的弦切角()()互补互补互补互补va.粒子速度的偏向角粒子速度的偏向角()等于回等于回旋角旋角()，并等于，并等于AB弦与切线弦与切线的夹角的夹角(弦切角弦切角)的的2倍倍vOABO例说复习课设计思想例说复习课设计思想设计情景学生思考设计情景学生思考第十九页，本课件共有31页SQBxP xSQBP 结合学案例题引导思维拓展一结合学案例题引导思维拓展一例说复习课设计思想例说复习课设计思想第二十页，本课件共有31页问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中的运动问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中的运动SBPSSQPQQ圆心在过入射点跟跟速度圆心在过入射点跟跟速度圆心在过入射点跟跟速度圆心在过入射点跟跟速度方向垂直的直线上方向垂直的直线上方向垂直的直线上方向垂直的直线上圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟边界垂直的直线上边界垂直的直线上边界垂直的直线上边界垂直的直线上圆心在磁场原边圆心在磁场原边圆心在磁场原边圆心在磁场原边界上界上界上界上用动态变化的思想分析出临界状态用动态变化的思想分析出临界状态P分析能力分析能力改变情景学生思考改变情景学生思考例说复习课设计思想例说复习课设计思想第二十一页，本课件共有31页例例例例3 3 3 3在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽的区域内有匀强磁场，质量为，电量为电量为电量为电量为e e e e，速率为的电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为的电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为的电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为的电子从边界外侧垂直射入磁场，入射方向与夹角入射方向与夹角入射方向与夹角入射方向与夹角，为了使电子能从磁场的另一侧边，为了使电子能从磁场的另一侧边，为了使电子能从磁场的另一侧边，为了使电子能从磁场的另一侧边界射出，应满足的条件是：界射出，应满足的条件是：界射出，应满足的条件是：界射出，应满足的条件是：.v.v.v.veBd/meBd/meBd/meBd/m（1+sin1+sin1+sin1+sin）.v.v.v.veBd/meBd/meBd/meBd/m（1+cos1+cos1+cos1+cos）.v.v.v.v eBd/msin eBd/msin eBd/msin eBd/msin .v.v.v.v eBd/mcos eBd/mcos eBd/mcos eBd/mcosCEFDBOB思考：能从思考：能从思考：能从思考：能从EFEF射出，求电子在磁场中运动的最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动的最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动的最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动的最长时间是多长？例说复习课设计思想例说复习课设计思想具体应用深化理解具体应用深化理解第二十二页，本课件共有31页问题三：带电粒子在矩形边界磁场中的运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中的运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中的运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中的运动oBdabcB圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在过入射点跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直的直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直的直线上量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态（轨迹与边界相切）量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态（轨迹与边界相切）例说复习课设计思想例说复习课设计思想改变情景深入思考改变情景深入思考第二十三页，本课件共有31页例例例例4.4.如图所示，一足够长的矩形区域如图所示，一足够长的矩形区域如图所示，一足够长的矩形区域如图所示，一足够长的矩形区域abcdabcd内充满方向垂直纸面向里的、内充满方向垂直纸面向里的、内充满方向垂直纸面向里的、内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为磁感应强度为磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场，在的匀强磁场，在的匀强磁场，在的匀强磁场，在adad边中点边中点边中点边中点OO方向垂直磁场射入一速度方向垂直磁场射入一速度方向垂直磁场射入一速度方向垂直磁场射入一速度方向跟方向跟方向跟方向跟adad边夹角边夹角边夹角边夹角=30=300 0 、大小为、大小为、大小为、大小为v v0 0的带电粒子，已知粒子质量为的带电粒子，已知粒子质量为的带电粒子，已知粒子质量为的带电粒子，已知粒子质量为mm、电量为电量为电量为电量为q q，abab边足够长，边足够长，边足够长，边足够长，adad边长为边长为边长为边长为L L，粒子的重力不计。求：，粒子的重力不计。求：，粒子的重力不计。求：，粒子的重力不计。求：.粒子粒子粒子粒子能从能从能从能从abab边上射出磁场的边上射出磁场的边上射出磁场的边上射出磁场的v v0 0大小范围。大小范围。大小范围。大小范围。.如果带电粒子不受上述如果带电粒子不受上述如果带电粒子不受上述如果带电粒子不受上述v v0 0大大大大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间。小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间。小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间。小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间。V0Oabcd具体应用深化理解具体应用深化理解例说复习课设计思想例说复习课设计思想第二十四页，本课件共有31页V0Oabcd300600第二十五页，本课件共有31页问题四：带电粒子在圆形边界磁场中的运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中的运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中的运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中的运动BOO重要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，刚出射时速重要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，刚出射时速重要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，刚出射时速重要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆的圆心，刚出射时速度方向的反向延长线必过该区域圆的圆心度方向的反向延长线必过该区域圆的圆心度方向的反向延长线必过该区域圆的圆心度方向的反向延长线必过该区域圆的圆心BOO 例说复习课设计思想例说复习课设计思想改变情景深入思考改变情景深入思考第二十六页，本课件共有31页例例例例5.5.一带电质点，质量为一带电质点，质量为一带电质点，质量为一带电质点，质量为mm，电量，电量，电量，电量为为为为q q，重力忽略不计，以速度，重力忽略不计，以速度，重力忽略不计，以速度，重力忽略不计，以速度v v与与与与y y轴成轴成轴成轴成3030角从角从角从角从y y轴上的轴上的轴上的轴上的a a点射入图中点射入图中点射入图中点射入图中第一象限所示的区域。为了使该质第一象限所示的区域。为了使该质第一象限所示的区域。为了使该质第一象限所示的区域。为了使该质点能从点能从点能从点能从x x轴上的轴上的轴上的轴上的b b点与点与点与点与oxox夹夹夹夹6060角方角方角方角方向射出，可在适当的地方加一垂直向射出，可在适当的地方加一垂直向射出，可在适当的地方加一垂直向射出，可在适当的地方加一垂直于于于于xyxy平面、磁感应强度为平面、磁感应强度为平面、磁感应强度为平面、磁感应强度为B B的匀强的匀强的匀强的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形磁场。若此磁场仅分布在一个圆形磁场。若此磁场仅分布在一个圆形磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，求这圆形磁场区域的最小区域内，求这圆形磁场区域的最小区域内，求这圆形磁场区域的最小区域内，求这圆形磁场区域的最小半径半径半径半径.O60 abxyO30 例说复习课设计思想例说复习课设计思想具体应用加深理解具体应用加深理解第二十七页，本课件共有31页课后知识网络图带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中的的运运动动直线运动：直线运动：带电粒子的速度与磁场平行时带电粒子的速度与磁场平行时匀速圆匀速圆周运动：周运动：带电粒子的速带电粒子的速度与磁场垂直度与磁场垂直时时单单边边界界双双边边界界矩矩形形边边界界圆圆形形边边界界V大小大小变变方向不变方向不变V方向方向变变大小不变大小不变几何知识几何知识第二十八页，本课件共有31页复习课设计思路提出问题提出问题分析问题分析问题方法方法规律规律应用提升应用提升改变条件改变条件分类分析分类分析课上引路课上引路课下加强课下加强第二十九页，本课件共有31页专题知识网络示意图专题知识网络示意图带带 电电粒粒 子子在在 电电磁磁 场场中中 的的运运 动动第三十页，本课件共有31页专题复习结束方法成体系专题复习结束方法成体系运动电荷的受力情况运动电荷的受力情况仅在电场力作用下仅在电场力作用下仅在磁场力作用下仅在磁场力作用下在复合场力作用下在复合场力作用下电荷的曲线运动情况电荷的曲线运动情况n类平抛运动类平抛运动n圆周运动圆周运动n多过程运动多过程运动运用的知识和方法运用的知识和方法n三种场力的知识三种场力的知识n运动学公式运动学公式n运动的合成与分解运动的合成与分解n三大力学规律三大力学规律n圆的几何知识圆的几何知识n边界条件的寻找和隐含条边界条件的寻找和隐含条件的挖掘件的挖掘实际应用实际应用n示波器示波器n回旋加速器回旋加速器n质谱仪质谱仪n显像管显像管第三十一页，本课件共有31页
