人教2003课标版《6带电粒子在匀强磁场中的运动》公开课教案下载

人教2003课标版《6带电粒子在匀强磁场中的运动》公开课教案优质课下载

【教学难点】复合场运动问题的求解。

【教学方法】讲授、讨论、练习

【教学过程】

复合场是指电场、磁场、重力场并存或两场并存一区域，或分区域存在。粒子在复合场中运动时，要考虑电场力、洛伦兹力作用，有时也要考虑重力的作用。

【思考】如图所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电粒子P恰好处于静止状态。

重力可以忽略吗？带电粒子P的电性？

（重力不能忽略，带电离子带负电。）

若仅撤去磁场，P将如何运动？（静止）

若仅撤去电场，P将如何运动？（曲线运动）

若给P一个与磁场方向平行的初速度，P将如何运动？（匀速直线运动）

如果给P一个与磁场方向垂直的初速度呢？（匀速圆周运动）

点评：针对学生回答出现的问题强调解决此类问题要进行受力分析运动状态分析。

【例1】科学工作者常常用介质来显示带电粒子的径迹．如图所示，平面内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=4×10-2T．x轴上方为真空，x轴下方充满某种不导电的介质并置于沿x轴方向的匀强电场中，粒子在介质中运动时会受到大小为f=kv的粘滞阻力。y轴上P（0，0.08m）点存在一个粒子源，能沿纸面向各个方向发射质量m=1.6×10-25kg、带电量q=+1.6×10-19C且速率相同的粒子。已知沿x轴正方向射出的一个粒子，经过磁场偏转后从x轴上（0.16m，0）点进入介质中，观察到该粒子在介质中的径迹为直线（不计重力及粒子间相互作用，粒子在介质中运动时电荷量不变）。

（1）求该粒子源发射粒子的速率（2）求k的值

解析：(1) (R－0.08)2＋0.162＝R2

R＝0.2 m

qvB＝mv2/ R

v＝8×103 m/s

设粒子进入介质的速度方向与x轴的夹角为θ

sinθ＝0.16/0.2＝0.8，θ＝53°

如图，kv＝qvBtan37° k＝4.8×10－21N·s/m

小结：解题方法（1）分清复合场的组成（2）受力分析（3）运动状态分析（4）画轨迹选规律

【例2】如图甲所示，宽度为d的竖直狭长区域内（边界为L1、L2），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向的周期性变化的电场（如图乙所示），电场强度的大小为E0，E＞0表示电场方向竖直向上。t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点。Q为线段N1N2的中点，重力加速度为g。上述d、E0、m、v、g为已知量．

（1）求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；

（2）求电场变化的周期T；