粒子在磁场运动数学能力训练专题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

25题n全国二卷25（20分）如图所表示，在x0与x0区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1B2。一个带负电荷粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2比值应满足什么条件？带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动（与几何知识相结合）（与几何知识相结合）能力要求有提升能力要求有提升对数理能力考查对数理能力考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第1页25题带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动（与几何知识相结合）（与几何知识相结合）加上在电场中运动加上在电场中运动过程分析计算过程分析计算能力要求深能力要求深入提升入提升对数理能力考查对数理能力考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第2页xyB1B2Ov沿沿Y轴负方向轴负方向螺旋递进位移螺旋递进位移d=2（r2r1）粒子在磁场中粒子在磁场中转转n圈圈 应满足应满足 2r1=nd对数理能力考查对数理能力考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第3页PyxN0AOh/2a能力要求大提升能力要求大提升分析、计算、分析、计算、综合、归纳综合、归纳对数理能力考查对数理能力考查4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第4页PyxN0ON0Rx1a第5页PyxN0ax1N1第6页PyxN0N0a可可能能x1N2第7页PyxN0ON0(n=0(n=0、1 1、2 2 ）带电粒子在磁场中运动时结合循环渐进模式，考查学带电粒子在磁场中运动时结合循环渐进模式，考查学生生利用数学处理物理问题能力和分析综合能力利用数学处理物理问题能力和分析综合能力数学方法已不但仅数学方法已不但仅是工具更是分析和是工具更是分析和处理问题伎俩！处理问题伎俩！第8页PyxN0ON0学生应考要有信心学生应考要有信心最简单路径是绝大多数最简单路径是绝大多数学生能做到，要让学生学生能做到，要让学生会一步做一步会一步做一步一次碰撞路径是相当多数学一次碰撞路径是相当多数学生能做到，走一步再看一步，生能做到，走一步再看一步，不轻言放弃！打好攻坚心理不轻言放弃！打好攻坚心理战！战！第9页4应用数学处理物理问题能力：能够依据详细问题列出物理量之间关系式，进行推导和求解，并依据结果得出物理结论，必要时能利用几何图形，函数图像进行表示、分析。对数理能力考查对数理能力考查体会四：体会四：高考经常经过压轴题重点考查用数学方高考经常经过压轴题重点考查用数学方法处理物理问题能力，且以此加大区分度。法处理物理问题能力，且以此加大区分度。考纲链接考纲链接4.深入研究考题之深入研究考题之“主干与能力主干与能力”第10页例例1如图所表示，一电荷量为如图所表示，一电荷量为q 带电粒子（不计重带电粒子（不计重力）自力）自A点以速度点以速度v垂直磁场边界射入磁感应强度为垂直磁场边界射入磁感应强度为B、宽度为、宽度为d 匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入射方向夹角为原来入射方向夹角为300，则该带电粒子质量则该带电粒子质量m是多是多少？穿过磁场所用时间为多少？少？穿过磁场所用时间为多少？分析分析 本题解答关键是画出粒子运动本题解答关键是画出粒子运动 轨轨迹图，用圆相关知识求解。迹图，用圆相关知识求解。出题意图出题意图 引出普通性方法引出普通性方法1 1、怎样确定圆心？（圆上两点切线法线交点）、怎样确定圆心？（圆上两点切线法线交点）2 2、怎样求半径？（几何方法，常是解三角形）、怎样求半径？（几何方法，常是解三角形）3 3、怎样求粒子在磁场中运动时间？（利用圆弧所对圆心角）、怎样求粒子在磁场中运动时间？（利用圆弧所对圆心角）基本方法、规律基本方法、规律例说习题课设计思想例说习题课设计思想第11页 例例22如图所表示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里圆形匀强如图所表示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里圆形匀强磁场，其边界过磁场，其边界过y y轴上点轴上点a a（0 0，L L）和）和O O点点.一电子从一电子从a a点以初速度点以初速度v v0 0平行平行于于x x轴正方向射入磁场，并从轴正方向射入磁场，并从x x轴上轴上b b点射出磁场，此时速度方向与点射出磁场，此时速度方向与x x轴轴正方向夹角为正方向夹角为60600 0.以下说法正确是以下说法正确是 ()()A A、电子在磁场中运动时间为、电子在磁场中运动时间为B B、电子在磁场中运动时间为、电子在磁场中运动时间为C C、磁场区域圆心坐标为、磁场区域圆心坐标为(,)(,)D D、电子在磁场中做圆周运动圆心坐标为、电子在磁场中做圆周运动圆心坐标为(0,-2L)(0,-2L)O Ov0 xyO Oab600B C物理知识与数学物理知识与数学知识结合知识结合深度增加深度增加例说习题课设计思想例说习题课设计思想第12页Ov1v2v3 依据几何知识能够证依据几何知识能够证实射向圆形匀强磁场中心实射向圆形匀强磁场中心带电粒子，都好象是从匀带电粒子，都好象是从匀强磁场中心射出来。强磁场中心射出来。挖掘特殊规律一挖掘特殊规律一培养分析能力培养分析能力例说习题课设计思想例说习题课设计思想第13页 假如带电粒子运假如带电粒子运动轨迹半径等于圆形动轨迹半径等于圆形磁场半径，则依据几磁场半径，则依据几何知识能够证实：任何知识能够证实：任意方向射入粒子出射意方向射入粒子出射速度方向与过入射点速度方向与过入射点O圆形磁场边界切线平圆形磁场边界切线平行行O挖掘特殊规律二挖掘特殊规律二培养分析能力培养分析能力例说习题课设计思想例说习题课设计思想第14页n例3：（海南物理16题）如图，ABCD是边长为a 正方形。质量为m、电荷量为e 电子以大小为v0 初速度沿纸面垂直于BC边射入正方形区域。在正方形内适当区域中有匀强磁场。电子从BC边上任意点入射，都只能从A 点射出磁场。不计重力，求：n（1）此匀强磁场区域中磁感应强度方向和大小；n（2）此匀强磁场区域最小面积。ABCDABCDEFABCDOp qEyx利用规律利用规律求解高考题求解高考题应用提升应用提升例说习题课设计思想例说习题课设计思想第15页利用规律利用规律求解高考题求解高考题挖掘特殊规律二挖掘特殊规律二挖掘特殊规律一挖掘特殊规律一物理知识与数物理知识与数学知识结合学知识结合深度增加深度增加培养分析能力培养分析能力基本方法、规律基本方法、规律应用提升应用提升知识、方法知识、方法基础基础能力提升能力提升综合应用综合应用习题课设计思绪习题课设计思绪第16页 微观带电粒子在匀强磁场中微观带电粒子在匀强磁场中（不计重力），粒子将做怎样运动？（不计重力），粒子将做怎样运动？（1 1）无速度）无速度（2 2）有初速度）有初速度V V（V/BV/B）（3 3）有初速度）有初速度V V（vBvB）一直静止一直静止匀速直线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀速圆周运动提出问题提出问题例说复习课设计思想例说复习课设计思想第17页思索方法思索方法注意：用弧度表示用弧度表示几何法求半径几何法求半径（勾股定理、三角函数）勾股定理、三角函数）向心力公式求半径向心力公式求半径（R=mv/qB）利用利用v R利用弦中垂线利用弦中垂线两条切线夹角平分线过圆心两条切线夹角平分线过圆心老师引导学生思索老师引导学生思索例说复习课设计思想例说复习课设计思想1、找圆心、找圆心2、定半径、定半径3、确定运动时间、确定运动时间第18页问题一：弦切角、偏向角、盘旋角关系问题一：弦切角、偏向角、盘旋角关系问题一：弦切角、偏向角、盘旋角关系问题一：弦切角、偏向角、盘旋角关系b.b.相正确弦切角相正确弦切角相正确弦切角相正确弦切角()()相等，与相等，与相等，与相等，与相邻弦切角相邻弦切角相邻弦切角相邻弦切角()()互补互补互补互补va.a.粒子速度偏向角粒子速度偏向角粒子速度偏向角粒子速度偏向角()()等于盘等于盘等于盘等于盘旋角旋角旋角旋角 ()()，并等于，并等于，并等于，并等于ABAB弦与切线弦与切线弦与切线弦与切线夹角夹角夹角夹角(弦切角弦切角弦切角弦切角)2 2倍倍倍倍vOABO例说复习课设计思想例说复习课设计思想设计情景学生思索设计情景学生思索第19页SQBxP xSQBP 结合学案例题引导思维拓展一结合学案例题引导思维拓展一例说复习课设计思想例说复习课设计思想第20页问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中运动问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中运动问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中运动问题二：带电粒子在平行直线边界磁场中运动SBPSSQPQQ圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速圆心在过入射点跟跟速度方向垂直直线上度方向垂直直线上度方向垂直直线上度方向垂直直线上圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟圆心在过入射点跟边界垂直直线上边界垂直直线上边界垂直直线上边界垂直直线上圆心在磁场原圆心在磁场原圆心在磁场原圆心在磁场原边界上边界上边界上边界上用动态改变思想分析出临界状态用动态改变思想分析出临界状态P分析能力分析能力改变情景学生思索改变情景学生思索例说复习课设计思想例说复习课设计思想第21页例例例例3 3 3 3在真空中宽区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽区域内有匀强磁场，质量为，在真空中宽区域内有匀强磁场，质量为，电量为电量为电量为电量为e e e e，速率为电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为电子从边界外侧垂直射入磁场，速率为电子从边界外侧垂直射入磁场，入射方向与夹角入射方向与夹角入射方向与夹角入射方向与夹角，为了使电子能从磁场另一侧边，为了使电子能从磁场另一侧边，为了使电子能从磁场另一侧边，为了使电子能从磁场另一侧边界射出，应满足条件是：界射出，应满足条件是：界射出，应满足条件是：界射出，应满足条件是：.v.v.v.veBd/meBd/meBd/meBd/m（1+sin1+sin1+sin1+sin）.v.v.v.veBd/meBd/meBd/meBd/m（1+cos1+cos1+cos1+cos）.v.v.v.v eBd/msin eBd/msin eBd/msin eBd/msin .v.v.v.v eBd/mcoseBd/mcoseBd/mcoseBd/mcosCEFDBOB思索：能从思索：能从思索：能从思索：能从EFEF射出，求电子在磁场中运动最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动最长时间是多长？射出，求电子在磁场中运动最长时间是多长？例说复习课设计思想例说复习课设计思想详细应用深化了解详细应用深化了解第22页问题三：带电粒子在矩形边界磁场中运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中运动问题三：带电粒子在矩形边界磁场中运动oBdabcB圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在磁场原边界上圆心在过入射点跟速度方向垂直直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直直线上圆心在过入射点跟速度方向垂直直线上量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态（轨迹与边界相切）量变积累到一定程度发生质变，出现临界状态（轨迹与边界相切）例说复习课设计思想例说复习课设计思想改变情景深入思索改变情景深入思索第23页例例例例4.4.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内充满方向垂直纸内充满方向垂直纸内充满方向垂直纸内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为面向里、磁感应强度为面向里、磁感应强度为面向里、磁感应强度为B B匀强磁场，在匀强磁场，在匀强磁场，在匀强磁场，在adad边中点边中点边中点边中点OO方向垂直方向垂直方向垂直方向垂直磁场射入一速度方向跟磁场射入一速度方向跟磁场射入一速度方向跟磁场射入一速度方向跟adad边夹角边夹角边夹角边夹角=30=300 0 、大小为、大小为、大小为、大小为v v0 0带电粒子，带电粒子，带电粒子，带电粒子，已知粒子质量为已知粒子质量为已知粒子质量为已知粒子质量为mm、电量为、电量为、电量为、电量为q q，abab边足够长，边足够长，边足够长，边足够长，adad边长为边长为边长为边长为L L，粒，粒，粒，粒子重力不计。求：子重力不计。求：子重力不计。求：子重力不计。求：.粒子能从粒子能从粒子能从粒子能从abab边上射出磁场边上射出磁场边上射出磁场边上射出磁场v v0 0大小范围。大小范围。大小范围。大小范围。.假如带电粒子不受上述假如带电粒子不受上述假如带电粒子不受上述假如带电粒子不受上述v v0 0大小范围限制，求粒子在磁场中大小范围限制，求粒子在磁场中大小范围限制，求粒子在磁场中大小范围限制，求粒子在磁场中运动最长时间。运动最长时间。运动最长时间。运动最长时间。V0Oabcd详细应用深化了解详细应用深化了解例说复习课设计思想例说复习课设计思想第24页V0Oabcd300600第25页问题四：带电粒子在圆形边界磁场中运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中运动问题四：带电粒子在圆形边界磁场中运动BOO主要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆圆心，刚出射时速主要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆圆心，刚出射时速主要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆圆心，刚出射时速主要结论：入射速度方向指向匀强磁场区域圆圆心，刚出射时速度方向反向延长线必过该区域圆圆心度方向反向延长线必过该区域圆圆心度方向反向延长线必过该区域圆圆心度方向反向延长线必过该区域圆圆心BOO 例说复习课设计思想例说复习课设计思想改变情景深入思索改变情景深入思索第26页例例例例5.5.一带电质点，质量为一带电质点，质量为一带电质点，质量为一带电质点，质量为mm，电量为电量为电量为电量为q q，重力忽略不计，以，重力忽略不计，以，重力忽略不计，以，重力忽略不计，以速度速度速度速度v v与与与与y y轴成轴成轴成轴成3030角从角从角从角从y y轴上轴上轴上轴上a a点射入图中第一象限所表示区点射入图中第一象限所表示区点射入图中第一象限所表示区点射入图中第一象限所表示区域。为了使该质点能从域。为了使该质点能从域。为了使该质点能从域。为了使该质点能从x x轴上轴上轴上轴上b b点与点与点与点与oxox夹夹夹夹6060角方向射出，可角方向射出，可角方向射出，可角方向射出，可在适当地方加一垂直于在适当地方加一垂直于在适当地方加一垂直于在适当地方加一垂直于xyxy平面、平面、平面、平面、磁感应强度为磁感应强度为磁感应强度为磁感应强度为B B匀强磁场。若匀强磁场。若匀强磁场。若匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域此磁场仅分布在一个圆形区域此磁场仅分布在一个圆形区域此磁场仅分布在一个圆形区域内，求这圆形磁场区域最小半内，求这圆形磁场区域最小半内，求这圆形磁场区域最小半内，求这圆形磁场区域最小半径径径径.O60 abxyO30 例说复习课设计思想例说复习课设计思想详细应用加深了解详细应用加深了解第27页课后知识网络图带带电电粒粒子子在在磁磁场场中中运动运动直线运动：直线运动：带电粒子速度与磁场平行时带电粒子速度与磁场平行时匀速圆匀速圆周运动：周运动：带电粒子速度带电粒子速度与磁场垂直时与磁场垂直时单边界单边界双边界双边界矩形边界矩形边界圆形边界圆形边界V大小大小变变方向不变方向不变V方向方向变变大小不变大小不变几何知识几何知识第28页复习课设计思绪提出问题提出问题分析问题分析问题方法方法规律规律应用提升应用提升改变条件改变条件分类分析分类分析课上引路课上引路课下加强课下加强第29页专题知识网络示意图专题知识网络示意图带带电电粒粒子子在在电电磁磁场场中中运运 动动第30页专题复习结束方法成体系专题复习结束方法成体系运动电荷受力情况运动电荷受力情况n仅在电场力作用下仅在电场力作用下n仅在磁场力作用下仅在磁场力作用下n在复合场力作用下在复合场力作用下电荷曲线运动情况电荷曲线运动情况n类平抛运动类平抛运动n圆周运动圆周运动n多过程运动多过程运动利用知识和方法利用知识和方法n三种场力知识三种场力知识n运动学公式运动学公式n运动合成与分解运动合成与分解n三大力学规律三大力学规律n圆几何知识圆几何知识n边界条件寻找和隐含条边界条件寻找和隐含条件挖掘件挖掘实际应用实际应用n示波器示波器n盘旋加速器盘旋加速器n质谱仪质谱仪n显像管显像管第31页