高三物理带电粒子在复合场中的运动教案
一、带点粒子在复合场中的运动本质是力学问题
1、带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动,其受力情况和运动图景都比较复杂,但其本质是力学问题,应按力学的基本思路,运用力学的基本规律研究和解决此类问题。
2、分析带电粒子在复合场中的`受力时,要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否,在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力,它们的做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关,而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动 (且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹力,力的大小随速度大小而变,方向始终与速度垂直,故洛仑兹力对运动电荷不做功.
二、带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动(电场、磁场均为匀强场)
1、带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力.
2、带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力,它们的合力也是恒力。
当带电微粒的速度平行于磁场时,不受洛伦兹力,因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动;
当带电微粒的速度垂直于磁场时,一定做匀速运动。
3、与力学紧密结合的综合题,要认真分析受力情况和运动情况(包括速度和加速度)。必要时加以讨论。
三、带电粒子在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中的运动的基本模型有:
1、匀速直线运动。自由的带点粒子在复合场中作的直线运动通常都是匀速直线运动,除非粒子沿磁场方向飞入不受洛仑兹力作用。因为重力、电场力均为恒力,若两者的合力不能与洛仑兹力平衡,则带点粒子速度的大小和方向将会改变,不能维持直线运动了。
2、匀速圆周运动。自由的带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时,必定满足电场力和重力平衡,则当粒子速度方向与磁场方向垂直时,洛仑兹力提供向心力,使带电粒子作匀速圆周运动。
3、较复杂的曲线运动。在复合场中,若带电粒子所受合外力不断变化且与粒子速度不在一直线上时,带电粒子作非匀变速曲线运动。此类问题,通常用能量观点分析解决,带电粒子在复合场中若有轨道约束,或匀强电场或匀速磁场随时间发生周期性变化等原因,使粒子的运动更复杂,则应视具体情况进行分析。
正确分析带电粒子在复合场中的受力并判断其运动的性质及轨迹是解题的关键,在分析其受力及描述其轨迹时,要有较强的空间想象能力并善于把空间图形转化为最佳平面视图。当带电粒子在电磁场中作多过程运动时,关键是掌握基本运动的特点和寻找过程的边界条件.
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