第一篇：2012高考物理知識要點總結教案：帶電粒子在勻強磁場及在復合場中的運動規律及應用

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磁 場

帶電粒子在勻強磁場及在復合場中的運動規律及應用

知識要點：

1、帶電體在復合場中運動的基本分析: 這里所講的復合場指電場、磁場和重力場并存, 或其中某兩場并存, 或分區域存在, 帶電體連續運動時, 一般須同時考慮電場力、洛侖茲力和重力的作用。

在不計粒子所受的重力的情況下，帶電粒子只受電場和洛侖茲力的作用，粒子所受的合外力就是這兩種力的合力，其運動加速度遵從牛頓第二定律。在相互垂直的勻強電場與勻強磁場構成的復合場中，如果粒子所受的電場力與洛侖茲力平衡，粒子將做勻速直線運動；如果所受的電場力與洛侖茲力不平衡，粒子將做一般曲線運動，而不可能做勻速圓周運動，也不可能做與拋體運動類似的運動。在相互垂直的點電荷產生的平面電場與勻強磁場垂直的復合場中，帶電粒子有可能繞場電荷做勻速圓周運動。

無論帶電粒子在復合場中如何運動，由于只有電場力對帶電粒子做功，帶電粒子的電勢能與動能的總和是守恒的，用公式表示為 qUa?12mva?qU2b?12mvb

22、質量較大的帶電微粒在復合場中的運動

這里我們只研究垂直射入磁場的帶電微粒在垂直磁場的平面內的運動，并分幾種情況進行討論。

（1）只受重力和洛侖茲力：此種情況下，要使微粒在垂直磁場的平面內運動，磁場方向必須是水平的。微粒所受的合外力就是重力與洛侖茲力的合力。在此合力作用下，微粒不可能再做勻速圓周運動，也不可能做與拋體運動類似的運動。在合外力不等于零的情況下微粒將做一般曲線運動，其運動加速度遵從牛頓第二定律；在合外力等于零的情況下，微粒將做勻速直線運動。

無論微粒在垂直勻強磁場的平面內如何運動，由于洛侖茲力不做功，只有重力做功，因此微粒的機械能守恒，即 mgha?12mva?mghb?212mvb（2）微粒受有重力、電場力和洛侖茲力：此種情況下。要使微粒在垂直磁場的平面內運動，勻強磁場若沿水平方向，則所加的勻強電場必須與磁場方向垂直。

在上述復合場中，帶電微粒受重力、電場力和洛侖茲力。這三種力的矢量和即是微粒所受的合外力，其運動加速度遵從牛頓第二定律。如果微粒所受的重力與電場力相抵消，微粒相當于只受洛侖茲力，微粒將以洛侖茲力為向心力，以射入時的速率做勻速圓周運動。若重力與電場力不相抵，微粒不可能再做勻速圓周運動，也不可能做與拋體運動類似的運動，而只能做一般曲線運動。如果微粒所受的合外力為零，即所受的三種力平衡，微粒將做勻速直線運動。

無論微粒在復合場中如何運動，洛侖茲力對微粒不做功。若只有重力對微粒做功，則微粒的機械能守恒；若只有電場力對微粒做功，則微粒的電勢能和動能的總和守恒；若重力和電場力都對微粒做功，則微粒的電勢能與機械能的總和守恒，用公式表示為： qUa?mgha?12mva?qU2b?mghb?12mvb

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過選擇器。

如圖, 設在電場方向側移v?EB?d后粒子速度為v, 當時: 粒子向f方向側移, F做負功——粒子動能減少, 12mv0?qE?d?2電勢能增加, 有

12mv;當v?2EB時, 粒子向

F方向側移, F做正功——粒子動能增加, 電勢能減少, 有12mv0?qE?d?212mv2;

5、質譜儀

質譜儀主要用于分析同位素, 測定其質量, 荷質比和含量比, 如圖所示為一種常用的質譜儀, 由離子源O、加速電場U、速度選擇器E、B1和偏轉磁場B2組成。

同位素荷質比和質量的測定: 粒子通過加速電場, 根據功能關系, 有

12mv2?qU。粒

子通過速度選擇器, 根據勻速運動的條件: v?EB。若測出粒子在偏轉磁場的軌道直徑為?2R?2mvB2q?2mEB1B2qd, 則d , 所以同位素的荷質比和質量分別為

qm?2EB1B2d;m?B1B2qd2E。

6、磁流體發電機

工作原理: 磁流體發電機由燃燒室O、發電通道E和偏轉磁場B組成, 如圖所示。

在2500開以上的高溫下, 燃料與氧化劑在燃燒室混合、燃燒后, 電離為導電的正負離

子, 即等離子體, 并以每秒幾百米的高速噴入磁場, 在洛侖茲力作用下, 正、負離子分別向上、下極板偏轉, 兩極板因聚積正、負電荷而產生靜電場, 這時, 等離子體同時受到方向相反的洛侖茲力f與電場力F的作用。

當f > F時, 離子繼續偏轉, 兩極電勢差隨之增大;當f = F時, 離子勻速穿過磁場, 兩極電勢差達到最大值, 即為電源電動勢。

電動勢的計算: 設兩極板間距為d, 根據兩極電勢差達到最大值的條件f = F, 即v?EB??/dB, 則磁流體發電機的電動勢??Bdv。

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第二篇：帶電粒子在勻強磁場中的運動的教學反思

《帶電粒子在勻強磁場中的運動》的教學反思

嘉積中學

馮逸

帶電粒子在磁場中的圓周運動歷來都是高考考查的重要內容！該課程的內容包括兩部分：

一、帶電粒子在勻強磁場中的運動。

二、帶電粒子在勻強磁場中的運動的實際應用———質譜儀和回旋加速器。具體的教學目標是：①知道帶電粒子垂直勻強磁場的運動軌跡是個圓，知道其半徑與粒子的速度和磁感應強度有關。②能從理論上分析帶電粒子垂直于勻強磁場運動是勻速圓周運動，能推導做圓周運動的半徑和周期公式。③了解質譜儀和回旋加速器的工作原理。由于前兩部分內容都是教學的重點。并且本節內容和以前的力學知識緊密結合，綜合性較強，構成教學的難點。

在本節課的落實上，我采用了具體如下的實施。1.針對學生基礎比較薄弱的實際情況，以復習洛倫茲力的大小和方向判斷作為引子，引入新課，提出：“帶電粒子在勻強磁場中將做什么運動？”。從易到難，為學生學習本節課打基礎、做鋪墊。其中在復習公式上，采用了學生上黑板板書的措施落實復習回顧。2.有了必備的知識和方法作為基礎，讓學生先從力和運動的分析方法入手，結合課本與實驗視頻，讓學生知道帶電粒子垂直于磁場方向的運動軌跡是個圓，并且是勻速圓周運動，然后我指明帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的條件，進而讓學生在教師的指點下能用學過的力學方法逐步的推導其運動半徑和周期。其中推導做圓周運動的半徑和周期公式時，我讓兩名推導過程比較規范的學生上黑板板書與講解的措施。這樣，既能鍛煉講解的學生的邏輯思維的能力和語言的表達能力，也能把學生之間的思維拉近，便于理解，之后通過相關的達標訓練予以練習鞏固；達到分解難點、消化重點的目的。

第三篇：精品高二物理帶電粒子在勻強磁場中的運動教學設計

3.6、帶電粒子在勻強磁場中的運動（第1課時）

同心縣豫海回民中學

鎖俊明

一、教學目標

（一）知識與技能

1、理解洛倫茲力對粒子不做功.2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒 子在勻磁場中做勻速圓周運動.3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期 公式，并會用它們解答有關問題.知道質譜儀的工作原理。

（二）過程與方法

通過綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復合場（電場、磁場）中的問題.培養學生的分析推理能力.（三）情感態度與價值觀

通過對本節的學習，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創新歷程。

二、重點與難點：

重點：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關問題.難點：1.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動.2.綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復合場中的問題.三、教具：洛倫茲力演示儀、電源、多媒體等

四、教學過程：

（一）復習引入

［問題1］什么是洛倫茲力？［磁場對運動電荷的作用力］ ［問題2］洛倫茲力的大小和方向如何確定？［大小：F=qvBsinθ 方向：左手定則］ ［問題3］帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？［不一定，洛倫茲力的計算公式為F=qvBsinθ，θ為電荷運動方向與磁場方向的夾角，當θ=90°時，F=qvB;當θ=0°時，F=0.］

帶電粒子進入勻強磁場時到底會做什么運動呢？今天我們來學習—— 帶電粒子在勻強磁場中的運動

（二）新課講解---第六節、帶電粒子在勻強磁場中的運動

一、帶電粒子在勻強磁場中的運動

問題1：帶電粒子平行射入勻強磁場的運動狀態？（重力不計）

勻速直線運動

問題2：帶電粒子垂直射入勻強磁場的運動狀態？（重力不計）（1）當v⊥B 時，洛倫茲力的方向與速度方向的關系?（2）帶電粒子僅在洛倫茲力的作用下，粒子的速率變化么？（3）洛倫茲力如何變化？

（4）從上面的分析，你認為垂直于勻強磁場方向射入的帶電粒子，在勻強磁場中的運動狀態如何？ 實驗：洛倫茲力演示儀（1）構造: ①電子槍：射出電子

②加速電場：作用是改變電子束出射的速度.③勵磁線圈：作用是能在兩線圈之間產生平行于兩線圈中心的連線的勻強磁場.（2）實驗演示

a、不加磁場時觀察電子束的徑跡.b、給勵磁線圈通電，觀察電子束的徑跡.c、保持初射電子的速度不變，改變磁感應強度，觀察電子束徑跡的變化.d、保持磁感應強度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化.（3）實驗結論

①沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做勻速圓周運動.②磁感應強度不變，粒子射入的速度增加，軌道半徑也增大。③粒子射入速度不變，磁感應強度增大，軌道半徑減小。理論分析

因為：洛侖茲力總與速度方向垂直.所以：洛侖茲力不改變速度大小，洛侖茲力的大小也就不變.結論：帶電粒子在垂直于磁場的平面內做勻速圓周運動。由洛侖茲力提供向心力。

【注意】帶電粒子做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供。通過“思考與討論”，使學生理解帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，的軌道半徑r和周期T與粒子所帶電量、質量、粒子的速度、磁感應強度有什么關系。

［出示投影］

一帶電量為q，質量為m ,速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？

［問題1］什么力給帶電粒子做圓周運動提供向心力？［洛倫茲力給帶電粒子做圓周運動提供向心力］

［問題2］向心力的計算公式是什么？［F=mv2/r］

v2［教師推導］粒子做勻速圓周運動所需的向心力F=m是由粒子所受

r的洛倫茲力提供的，所以

qvB=mv2/ r由此得出r=

mv qBT=2?r2?m2?m可得T= ?qBvqB（2）、軌道半徑和周期

帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑及周期公式.1、軌道半徑r =【說明】：

（1）軌道半徑和粒子的運動速率成正比.（2）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期跟軌道半徑和運動速率無關.例

1、（見PPT課件）［出示投影課本例題］

例

2、如圖所示，一質量為m，電荷量為q的粒子

mv

2、周期T =2πqBm/ qB 從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后讓粒子垂直進入磁感應強度為B的磁場中，最后打到底片D上.(1)粒子進入磁場時的速率。(2)求粒子在磁場中運動的軌道半徑。

解：（1）粒子在S1區做初速度為零的勻加速直線運動.由動能定理知，粒子在電場中得到的動能等于電場對它所做的功，即 mv2?qu

由此可得v=2qu/m.（2）粒子做勻速圓周運動所需的向心力是由粒子所受的洛倫茲力提v2供，即 qvB?m

r12所以粒子的軌道半徑為 r=mv/qB=2mu/qB2

［教師講解］r和進入磁場的速度無關，進入同一磁場時，r∝

m，q而且這些個量中，u、B、r可以直接測量，那么，我們可以用裝置來測量比荷或算出質量。

例題給我們展示的是一種十分精密的儀器------質譜儀 質譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質量和分析同位素的重要工具.---例題

3、如圖所示為質譜儀的原理示意圖，電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子從靜止開始經過電勢差為U的加速電場后進入粒子速度選擇器，選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，勻強電場的場強為E、方向水平向右．已知帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從G點垂直MN進入偏轉磁場，該偏轉磁場是一個以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強磁場．帶電粒子經偏轉磁場后，最終到達照相底片的H點．可測量出G、H間的距離為l．帶電粒子的重力可忽略不計．求：

（1）粒子從加速電場射出時速度v的大小．（2）粒子速度選擇器中勻強磁場的磁感應強度B1的大小和方向．

（3）偏轉磁場的磁感應強度B2的大小．

（三）對本節要點做簡要小結.（四）課后作業：

完成“問題與練習”1、2、3作業。

第四篇：帶電粒子在勻強磁場中的運動教學設計解讀

《帶電粒子在勻強磁場中的運動》教學設計

祝塘中學 謝正平

一、教學設計思路

這節內容主要是使學生清楚在勻強磁場中帶電粒子在洛倫茲力作用下運動的情況及其成因。有洛倫茲力演示儀和動畫課件的輔助，學生大體理解帶電粒子是做勻速圓周運動，軌道半徑和周期也不難明白，但更多的是讓學生了解過程、細節，如每時每刻洛倫力茲力與粒子速度都是垂直關系，這往往是解決帶是粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動綜合性問題的突破口。而這樣的綜合性題目在高考中常常見到，有時甚至以壓軸題出現，要很好地解決它，不是僅僅知道軌道半徑公式和周期公式就行的，分析出粒子的運動過程，找出其幾何關系，才是解決問題的首要。

為了使學生注意帶電粒子在勻強磁場中運動的過程，采用課件動畫模擬，從而反復觀察直到學生清楚為止，也驗證著相關的猜想和結果。為了保持思想的流暢和活躍，在觀察動畫或視頻的同時（或之后），逐步提出有關問題，分解成多個問題，階梯式地上升，逼近結果，得出結論。

二、教學目標

1．知識與技能

（1）了解顯示電子徑跡的方法

（2）理解帶電粒子垂直射入勻強磁場時的運動性質及相應的軌道半徑和周期

（3）了解質譜儀

2．過程與方法

通過觀察視頻和動畫，知道洛倫茲力提供向心力，結合勻速圓周運動的公式，得出軌道半徑和周期；利用帶電粒子垂直射入勻強磁場時做勻速圓周運動，制造出質譜儀，是精確測量帶電粒子的質量和分析同位素的一種重要工具。

3．情感、態度與價值觀

通過對帶電粒子垂直射入勻強磁場做勻速圓周運動的軌道半徑和周期公式的推導，培養學生嚴密的科學態度。

三、教學重點、難點

重點：理解軌道半徑和周期。

難點：帶電粒子垂直射入勻強磁場做勻速圓周運動的成因。

四、實驗器材及教學媒體的選擇與使用

洛倫茲力演示儀、多媒體投影系統。

五、教學方法

提問、討論、講解、觀察、練習反饋。

六、教學過程

1．引入新課

上節課推導出帶電粒子在勻強磁場中受力，即洛倫茲力F=qvB，那么：垂直射入勻強磁場中的帶電粒子，在洛倫茲力F=qvB的作用下，將會偏離原來的運動方向。則粒子的運動徑跡是怎樣的呢？

2．講授新課

（1）觀察洛倫茲力演示儀，然后投影出它的視頻

提問：①通過什么方法觀察到電子的徑跡？（電子射線使管內的低壓水銀蒸氣（或氫氣）發出光輝，顯示出電子的徑跡）

②你觀察到了帶電粒子的是一個怎樣徑跡？（沒有磁場時，電子的徑跡是直線；外加勻強磁場時，電子的徑跡是圓形）

（2）動畫模擬

仔細反復觀察《帶正電的粒子在磁場中的運動》動畫，逐步完成下面的問題：

①帶電粒子在什么條件下做圓周運動？（帶電粒子垂直射入磁場）

②是一種什么性質的圓周運動？（勻速圓周運動）

③為什么是勻速圓周運動？（因為帶電粒子受到一個大小不變、方向總與粒子運動方向垂直的洛倫茲力）

④什么力提供了向心力？（洛倫茲力F=qvB）

⑤結合勻速圓周運動的有關公式，得出半徑與什么物理量有關？（）改變動畫中帶電粒子的速度，形象觀察，使學生獲得感性認識，同化理性推導的結果。

⑥帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力對帶電粒子做了功嗎？（沒有）

⑦通過觀察左邊的動畫，你聯想到與以前哪種情景的運動相似？（萬有引力提供向心力的人造衛星繞地球或行星繞恒星運動的情景相似）

⑧粒子運動的快慢與什么因素有關呢？（不立即回答，引出下面的周期問題）

(3)觀察洛倫茲力演示儀，驗證上述思想，強化軌道半徑公式

(4)觀察《不速度的電子在同一磁場中的運動》動畫。

提問：①你觀察到了一個什么有趣的現象？（不同速度的電子在同一磁場中運動，軌道半徑不同，但運動一周的時間相等，即周期相同）

②如何解釋這個現象？（帶電粒子速度無關！）

（5）知識反饋與鞏固，與

觀察《運動電荷垂直于磁場》動畫，由參數選擇的組合，根據學生的實際情況，可以事先或當堂編制一些物理問題，如帶電粒子將朝哪個方向做圓周運動（左手定則的考查）？軌道半徑和周期分別是多少（鞏固軌道半徑和周期公式）？學生回答完后，可以立即從課件上得到驗證。

（6）了解質譜儀

通過《質譜儀原理》課件，了解質譜儀的原理和作用。

（7）小結即板書部分

①帶電粒子垂直射入勻強磁場中是做勻速圓周運動

軌道半徑

周期

②應用：質譜儀

七、教學反思

這節課使用多媒體技術，使得傳統很難講述的問題變得輕松，比如帶電粒子的運動徑跡，傳統課很難顯示，用洛倫茲力演示儀也是通過光輝效應間接顯示，而且對于全教室的學生清晰度不高、觀察的可見度低，而應用多媒體技術就輕松地解決了這個問題。由于有了帶電粒子在磁場中徑跡顯示過程，也就使學生了解了其過程，而不是簡單的記憶結果。有了動畫形象的襯托，使學生獲得感性的認識，有利地幫助學生理解理性推導的軌道半徑和周期公式等。也就說，這節課使用了動畫，突出了學生學習帶電粒子在磁場中運動的過程。

在顯示帶電粒子的徑跡方法上，本堂課只用了水銀蒸汽的光輝效應，沒能用動畫形式展示更多的方法，如云室法、汽泡室法，可能需要今后作進一步的研究。

第五篇：2012高考物理知識要點總結教案：電容 帶電粒子在電場中的運動

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第九章 電場

電容 帶電粒子在電場中的運動

知識要點：

一、基礎知識

1、電容

（1）兩個彼此絕緣，而又互相靠近的導體，就組成了一個電容器。

（2）電容：表示電容器容納電荷的本領。a 定義式：C?QU(??Q?U)，即電容C等于Q與U的比值，不能理解為電容C與Q成正比，與U成反比。一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關。

b 決定因素式：如平行板電容器C??S4?kd（不要求應用此式計算）

（3）對于平行板電容器有關的Q、E、U、C的討論時要注意兩種情況： a 保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變 b 充電后斷開電源，則帶電量Q不變（4）電容的定義式：C?QU（定義式）

?S4?Kd（5）C由電容器本身決定。對平行板電容器來說C取決于：C?（決定式）

（6）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況：

第一種情況：若電容器充電后再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，此時電容器兩極的電勢差將隨電容的變化而變化。

第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓V為一定，此時電容器的電量將隨電容的變化而變化。

2、帶電粒子在電場中的運動

（1）帶電粒子在電場中的運動，綜合了靜電場和力學的知識，分析方法和力學的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運動狀態和運動過程（平衡、加速或減速，是直線還是曲線），然后選用恰當的規律解題。

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Lv0），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當作勻強電場處理。高考資源網（ks5u.com）

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1、電場強度E和電勢U僅僅由場本身決定，與是否在場中放入電荷，以及放入什么樣的檢驗電荷無關。

而電場力F和電勢能?兩個量，不僅與電場有關，還與放入場中的檢驗電荷有關。所以E和U屬于電場，而F電和?屬于場和場中的電荷。

2、一般情況下，帶電粒子在電場中的運動軌跡和電場線并不重合，運動軌跡上的一點的切線方向表示速度方向，電場線上一點的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運動方向是有區別的。

如圖所示：

只有在電場線為直線的電場中，且電荷由靜止開始或初速度方向和電場方向一致并只受電場力作用下運動，在這種特殊情況下粒子的運動軌跡才是沿電力線的。

3、點電荷的電場強度和電勢（1）點電荷在真空中形成的電場的電場強度E?Q源，E?1/r，當源電荷Q?0時，2場強方向背離源電荷，當源電荷為負時，場強方向指向源電荷。但不論源電荷正負，距源電荷越近場強越大。（2）當取U??0時，正的源電荷電場中各點電勢均為正，距場源電荷越近，電勢越高。負的源電荷電場中各點電勢均為負，距場源電荷越近，電勢越低。

（3）若有n個點電荷同時存在，它們的電場就互相迭加，形成合電場，這時某點的電場強度就等于各個點電荷在該點產生的場強的矢量和，而某點的電勢就等于各個點電荷在該點的電勢的代數和。

12mv0?U2加速·q ·q·L加速2U?y側移?偏轉

?d偏轉·4·UU偏轉·q·L2

4U加速·d

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