高三物理帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動教案
一、帶點(diǎn)粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動本質(zhì)是力學(xué)問題
1、帶電粒子在電場、磁場和重力場等共存的復(fù)合場中的運(yùn)動,其受力情況和運(yùn)動圖景都比較復(fù)雜,但其本質(zhì)是力學(xué)問題,應(yīng)按力學(xué)的基本思路,運(yùn)用力學(xué)的基本規(guī)律研究和解決此類問題。
2、分析帶電粒子在復(fù)合場中的`受力時,要注意各力的特點(diǎn)。如帶電粒子無論運(yùn)動與否,在重力場中所受重力及在勻強(qiáng)電場中所受的電場力均為恒力,它們的做功只與始末位置在重力場中的高度差或在電場中的電勢差有關(guān),而與運(yùn)動路徑無關(guān)。而帶電粒子在磁場中只有運(yùn)動 (且速度不與磁場平行)時才會受到洛侖茲力,力的大小隨速度大小而變,方向始終與速度垂直,故洛侖茲力對運(yùn)動電荷不做功.
二、帶電微粒在重力、電場力、磁場力共同作用下的運(yùn)動(電場、磁場均為勻強(qiáng)場)
1、帶電微粒在三個場共同作用下做勻速圓周運(yùn)動:必然是電場力和重力平衡,而洛倫茲力充當(dāng)向心力.
2、帶電微粒在三個場共同作用下做直線運(yùn)動:重力和電場力是恒力,它們的合力也是恒力。
當(dāng)帶電微粒的速度平行于磁場時,不受洛倫茲力,因此可能做勻速運(yùn)動也可能做勻變速運(yùn)動;
當(dāng)帶電微粒的速度垂直于磁場時,一定做勻速運(yùn)動。
3、與力學(xué)緊密結(jié)合的綜合題,要認(rèn)真分析受力情況和運(yùn)動情況(包括速度和加速度)。必要時加以討論。
三、帶電粒子在重力場、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場的復(fù)合場中的運(yùn)動的基本模型有:
1、勻速直線運(yùn)動。自由的帶點(diǎn)粒子在復(fù)合場中作的直線運(yùn)動通常都是勻速直線運(yùn)動,除非粒子沿磁場方向飛入不受洛侖茲力作用。因為重力、電場力均為恒力,若兩者的合力不能與洛侖茲力平衡,則帶點(diǎn)粒子速度的大小和方向?qū)淖?不能維持直線運(yùn)動了。
2、勻速圓周運(yùn)動。自由的帶電粒子在復(fù)合場中作勻速圓周運(yùn)動時,必定滿足電場力和重力平衡,則當(dāng)粒子速度方向與磁場方向垂直時,洛侖茲力提供向心力,使帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動。
3、較復(fù)雜的曲線運(yùn)動。在復(fù)合場中,若帶電粒子所受合外力不斷變化且與粒子速度不在一直線上時,帶電粒子作非勻變速曲線運(yùn)動。此類問題,通常用能量觀點(diǎn)分析解決,帶電粒子在復(fù)合場中若有軌道約束,或勻強(qiáng)電場或勻速磁場隨時間發(fā)生周期性變化等原因,使粒子的運(yùn)動更復(fù)雜,則應(yīng)視具體情況進(jìn)行分析。
正確分析帶電粒子在復(fù)合場中的受力并判斷其運(yùn)動的性質(zhì)及軌跡是解題的關(guān)鍵,在分析其受力及描述其軌跡時,要有較強(qiáng)的空間想象能力并善于把空間圖形轉(zhuǎn)化為最佳平面視圖。當(dāng)帶電粒子在電磁場中作多過程運(yùn)動時,關(guān)鍵是掌握基本運(yùn)動的特點(diǎn)和尋找過程的邊界條件.
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