动态圆解决临界问题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

专题：专题：动态圆动态圆处理带电粒子在磁场中处理带电粒子在磁场中临界问题临界问题第1页dBev新课导入新课导入：如图所表示，一束电子（电荷量为如图所表示，一束电子（电荷量为e)以速度以速度v垂直射入磁感应强垂直射入磁感应强度为度为B、宽度为、宽度为d匀强磁场，穿出磁场时速度方向与原来入射方匀强磁场，穿出磁场时速度方向与原来入射方向夹角向夹角=30。求。求:(1)电子质量电子质量m=?(2)电子在磁场中运动时电子在磁场中运动时间间t=?Or方法：方法：确定对象，受力分析，运动分析确定对象，受力分析，运动分析找圆心，定半径，画轨迹找圆心，定半径，画轨迹列式求解列式求解（3）电子飞出磁场右边界速度最）电子飞出磁场右边界速度最小值？小值？vo1第2页1、速度方向固定，速度方向固定，大小不一样大小不一样引发引发“动态圆动态圆”问题问题结论：结论：图像：图像：“共切伸缩圆共切伸缩圆”1 1、速度方向为切线一组内切、速度方向为切线一组内切圆圆2 2、圆心在同一直线上、圆心在同一直线上3.3.依据公式依据公式T=2m/qBT=2m/qB、动画得出各圆周期相等动画得出各圆周期相等第3页带电粒子在有界匀强磁场中运动带电粒子在有界匀强磁场中运动vvvvvvvvvOO1O3OOO2rr2r1rrr3第4页例例例例1 1：长为长为L水平板间，有垂直纸面向内匀强磁场，如图所表示，磁感应水平板间，有垂直纸面向内匀强磁场，如图所表示，磁感应强度为强度为B，板间距离也为，板间距离也为L，板不带电，现有质量为，板不带电，现有质量为m，电量为，电量为q带正电粒带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，水平射入磁场，欲使粒子打在极板上，速度大小为多少？欲使粒子打在极板上，速度大小为多少？第5页1 1、分析已知和未知，确定问题类型、分析已知和未知，确定问题类型2、建立物理模型、建立物理模型V V方向方向已知已知已知已知，大小未知，大小未知，是个动态圆问题是个动态圆问题“共切伸缩圆共切伸缩圆”速度方向为切线一组内切圆速度方向为切线一组内切圆圆心在同一直线上圆心在同一直线上3.依据限制条件寻找依据限制条件寻找“临界临界”4.三步走三步走找圆心、定半径、画轨迹找圆心、定半径、画轨迹方法方法：5.列式求解列式求解第6页学以致用：学以致用：如图所表示，一足够长矩形区域如图所表示，一足够长矩形区域abcdabcd内充满方向垂内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为直纸面向里、磁感应强度为B B匀强磁场，在匀强磁场，在adad边中点边中点O O方向垂直磁方向垂直磁场射入一速度方向跟场射入一速度方向跟adad边夹角边夹角=30=300 0 、大小为、大小为v v0 0带电粒子，已知带电粒子，已知粒子质量为粒子质量为m m、电量为、电量为q q，abab边足够长，边足够长，adad边长为边长为L L，粒子重力不，粒子重力不计。计。欲使粒子从欲使粒子从abab边出射边出射，速度大小为多少？，速度大小为多少？（利用物理图景）（利用物理图景）V0Oabcd第7页V0Oabcd300600答案：答案：qBL/3m qBL/3m qBL/3m qBL/3m v v v v0 0 0 0 qBL/m qBL/m qBL/m qBL/m 第8页dmm+q qA Av v 例例2 2：一个垂直纸面向里有界匀强磁场形状如图所表示，磁场宽度为一个垂直纸面向里有界匀强磁场形状如图所表示，磁场宽度为 d d。在垂直在垂直B B平面内平面内A A点，有一个电量为点，有一个电量为+q q、质量为质量为 m m、速度为、速度为 v v 带电粒子带电粒子进入磁场，请问其速度方向与磁场边界夹角为多少时粒子进入磁场，请问其速度方向与磁场边界夹角为多少时粒子穿过磁场时间穿过磁场时间最短最短？（已知（已知（已知（已知mv/Bq mv/Bq mv/Bq mv/Bq d d d d）第9页2、速度大小固定，、速度大小固定，方向不一样方向不一样引发引发“动态圆动态圆”问题问题1.1.全部圆等大它们圆心在以全部圆等大它们圆心在以出发点为圆心出发点为圆心R R为半径圆弧上为半径圆弧上2.2.轨迹圆弧绕出发点旋转轨迹圆弧绕出发点旋转图形：图形：“共点旋转圆共点旋转圆”结论：结论：第10页dmm+q qA Av v 例例2 2：一个垂直纸面向里有界匀强磁场形状如图所表示，磁场宽度为一个垂直纸面向里有界匀强磁场形状如图所表示，磁场宽度为 d d。在垂直在垂直B B平面内平面内A A点，有一个电量为点，有一个电量为+q q、质量为质量为 m m、速度为、速度为 v v 带电粒子带电粒子进入磁场，请问其速度方向与磁场边界夹角为多少时粒子进入磁场，请问其速度方向与磁场边界夹角为多少时粒子穿过磁场时间穿过磁场时间最短最短？（已知（已知（已知（已知mv/Bq mv/Bq mv/Bq mv/Bq d d d d）1、找已知和未知、找已知和未知 V大小相同方向不一样，是动态圆问题大小相同方向不一样，是动态圆问题2、建立物理模型、建立物理模型 “共点旋转圆共点旋转圆”步骤：步骤：3.依据限制条件寻找依据限制条件寻找“临界临界”注意点：临界条件不但仅只有相切，这次最短弦长成了临界注意点：临界条件不但仅只有相切，这次最短弦长成了临界第11页以速率以速率 v 沿纸面各个方向由小孔沿纸面各个方向由小孔O射入磁场射入磁场 “共点旋转圆共点旋转圆”第12页S巩巩固固提提升升：如如图图，真真空空室室内内存存在在匀匀强强磁磁场场，磁磁场场方方向向垂垂直直于于纸纸面面向向里里，磁磁感感应应强强度度大大小小B=0.60TB=0.60T，磁磁场场内内有有一一块块平平面感光板面感光板abab，板面与磁场方向平行，在距，板面与磁场方向平行，在距abab距距 离离 ，有有一一个个点点状状 放放射射源源S S，它它向向各各个个方方向向发发射射 粒粒子子，粒粒子子速速度度都都是是 ，已已知知 粒粒子子电电荷荷与与质质量量之之比比 ，现现只只考考虑虑在在图图纸纸平平面面中中运运动动 粒子，求粒子，求abab上被上被 粒子打中区域长度。粒子打中区域长度。R=mv/qB=10cmR=mv/qB=10cm第13页v答案：答案：8+12=20cm8+12=20cm第14页小结“动态圆动态圆”问题问题方法方法:“共切伸缩圆共切伸缩圆共切伸缩圆共切伸缩圆”“共点旋转圆共点旋转圆共点旋转圆共点旋转圆”1、寻找已知、未知，确定问题类型、寻找已知、未知，确定问题类型2、建立、建立物理图景物理图景3、依据限制条件寻找、依据限制条件寻找“临界临界”（相切、直径等）（相切、直径等）4、三步走（画轨迹、找圆心、求半径）、三步走（画轨迹、找圆心、求半径）第15页