大姚县实验中高中新课程教材培训磁场专题.docx
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大姚县实验中高中新课程教材培训磁场专题
大姚县实验中高中新课程教材培训(物理人教课标版)
《磁场模块教学纲要》
(指导教师:
赵建国参与教师:
朱朝启、吴光忠)
第一部分:
教材分析
本模块涉及教材:
人教版《选修3-1》第三章内容。
一、磁场知识结构图
磁场这一章教材由三块知识构成。
第一块介绍磁场的产生和磁场的描述,包括磁场、磁感应强度、电流的磁场、磁感线、磁现象的电本质、安培定则、磁通量等内容。
第二块讲述安培力、左手定则、磁电式电流表。
第三块讨论洛伦兹力及其应用,包括洛伦兹力概念及公式、带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪和回旋加速器原理等。
磁场和磁感应强度贯穿整个教材,各块知识间通过这两个最基本的概念联结,构成了相对完整、系统的恒定磁场的知识体系。
二、教材的主干知识思维主线
磁场是客观存在的一种物质,由知识结构中的逻辑箭头表示出了磁场的来源及其物质性的含义。
磁现象(磁效应)--------磁场性质的定量和定性描述---------磁场对电流和运动电荷的作用---------安培力和洛伦兹力的应用。
这种安排,知识的逻辑结构比较清晰,也符合学生的认知规律。
三、教材的地位
本章是电磁学基础知识的重要部分。
全章建立了磁场的概念,阐明了描述磁场的基本物理量,讨论了磁场对电流及运动电荷的作用规律,揭示了磁现象的电本质。
这些都是进一步学习电磁感应、交变电流、电磁振荡与电磁波、原子物理等后继课程所不可缺少的重要基础,应引起充分的重视。
《标准》指出:
“电磁学的研究成果及其技术应用改变了我们的生活。
现代生活中处处都会遇到电的知识。
本模块对于进一步学习科学技术是非常重要的。
”、“在本模块中,学生将比较全面地学习物理学及其技术应用、它与社会发展及人类文化的互动作用。
”
通过本模块的学习,应使学生认识物理学的发展不仅形成了自身卓有成效的研究方法,也形成了系统的基础理论,而且这些研究方法与基础理论对其他学科的科学研究有着深远的影响。
物理学有广泛的技术应用,他深入到社会生活的方方面面,可以说物理学的发展改变了世界,世界的变革进一步促进了物理学的发展。
本模块是高中物理的核心内容之一,主要包括两个方面的内容:
第一是对“场是除实物以外物质存在的另一种形式”的认识,学生通过电场和磁场的学习不仅要总知道电场和磁场的基本性质,了解电场和磁场规律在科学技术、生产和生活中的应用,而且要加深对于世界的物质性和物质运动的多样性的认识。
第二是关于电路的学习。
电路是电能传递的途径,在高中阶段主要是探究电能从电源经导线传递到用电器的路径,也就是闭合电路的规律,同时,要认识电路元器件和电路参数的物理意义等,了解电路的研究在现代科技发展中的作用,以及与日常生活的密切联系。
四、课程标准解读
(1)列举磁现象在生活和生产中的应用。
了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。
关注与磁相关的现代技术发展。
《标准》的第一点要求是“列举磁现象在生活和生产中的应用”,属“了解”水平。
要求在义务教育阶段学习的基础上,列举例子说明磁现象在现代生活和生产中的应用,要能引导学生分析其原理,例如各种磁卡、计算机磁盘等,从而了解现代生活离不开磁。
我国对磁现象的研究成果对人类的文明进步有着重大影响。
四大发明之一的指南针,不仅促进了古代航海业和对外贸易的发展,而且对世界航海事业做出了重大贡献。
中国沈括最早发现了“磁偏角”,要通过这些事例的介绍,使学生了解认识中华民族对人类文明的影响,激励青少年奋发向上。
《标准》的第三点要求是“关注与磁相关的现代技术发展”,属于体验性目标的“反映”水平。
要让学生了解与磁相关的现代科技,如在计算机、加速器、人造卫星等中的应用。
本主题的内容可有机地渗透在有关内容中,使学生体验到研究磁与我们的生活与现代科技的紧密联系。
(2)了解磁场,知道磁感应强度和磁通量。
会用磁感线描述磁场。
《标准》的第一点要求属“了解”水平。
学生应了解磁场也是物质存在的形式之一,永磁体和电流周围空间都存在磁场,磁场对其中的磁体和电流有力的作用,磁感应强度与磁通量都是描述磁场的基本物理量,要知道他们的物理意义和定义式。
《标准》的第二点要求属于“独立操作”水平。
学生应知道磁感线也是形象地描述磁场的虚拟曲线,它的方向和疏密程度表示了磁场的方向和强弱。
这里要求了解一些典型磁场的磁感线,能通过磁感线获取磁场的信息,或将有关磁场的信息用磁感线表示出来。
本主题下的例子是对标准条目的说明,由于地磁场与人类的活动密切相关,建议让学生在初中的基础上,进一步了解地磁场的发布及其变化情况,及其对人类生活的影响,这对学生今后的学习将是有益的。
(3)会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
本主题属技能目标“独立操作”水平。
学生应能较熟练地应用安培定则,判断电流的磁场方向,并能用图表示;设置本主题的目的是使学生进一步了解电与磁的相互联系,了解奥斯特实验在电磁学发展中的作用。
本主题内容还可以进一步拓展,如让学生了解安培分子电流假说,从而解释一些磁现象。
(4)通过实验,认识安培力。
会判断安培力的方向。
会计算匀强磁场中安培力的大小。
本主题有三点要求。
第一点是要求“通过实验,认识安培力”,属“认识“水平”,体现了高中物理的特点.由于定量测量安培力仍是高中物理教学的难点,教材的编写者和老师要在教学过程中逐步探索。
实验形式可以是探究性的,也可以是验证性的。
第二点要求属“独立操作”水平。
判断安培力方向不是教学的难点。
这里重在让学生体会怎样用简单的方法来表示几个相关物理量间的关系。
“会计算匀强磁场中安培力的大小”属“知识与技能”目标的理解水平。
要求在实验的基础上,得出安培力的公式,理解公式中各物理量的物理意义,并能计算安培力。
通电导线与磁场方向不垂直时的安培力计算可根据情况自行决定。
由于安培力与现代科技联系十分密切,这里应注意安培力在生产和科技中的应用,为此,标准的例3、例4与活动建议1对此作了说明。
(5)通过实验,认识洛伦兹力。
会判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。
了解电子束的磁偏转原理及其在科学技术中的应用。
《标准》的第一点要求属“认识”水平。
值得注意的是,标准要求通过实验来认识洛伦兹力,因此教科书和教学中要设计洛伦兹力的实验,限于中学的条件,一般只要求做定性的实验。
《标准》的第二点要求属“理解”水平。
要求会用左手定则判断洛伦兹力方向。
关于洛伦兹力公式,一般只要知道电荷运动方向与磁场方向垂直的情况,当电荷运动方向与磁场方向不垂直时的洛伦兹力计算可根据学生的情况决定。
用洛伦兹力解决问题应该有实际的物理情境,应避免不切实际的编造。
《标准》的第三点要求属“了解“水平。
在学生认识洛伦兹力的基础上,了解电子束的磁偏转原理。
这里要求了解洛伦兹力在现代科技与人类生活中的作用(如地磁场对地球生命的保护作用等)。
要尽可能让学生从互联网上或其它资料中收集有关信息,用讨论或科学论文等方式发表自己的见解。
标准的例5例6与活动建议2列举了一些洛伦兹力在现代科技中的应用的实例,可以介绍这些实例,也可以介绍其它的一些例子。
(6)认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。
本主题属“认识”水平。
由于电磁现象与生活、生产与现代科技的联系十分密切,在本模块中,应始终渗透电磁现象的研究成果对科学技术与社会发展的推动作用,体会科学技术的力量,渗透STS观点。
五、考试大纲解读
六、学情分析及重点、难点
本章中的永磁体的磁现象、电流的磁场、磁场对电流的作用等内容,在初中物理中已经初步学过,但本章教材不是初中教材的简单重复,而是在初中对磁现象的描述和定性地讨论磁场对电流的作用规律的基础上,提高到定量地研究磁场的特性、磁场对电流和运动电荷的作用规律以及认识磁现象的本质。
在本章教学中要突出这种由现象到本质、由定性到定量的认识上的飞跃。
因此,本章教材的重点是:
描述磁场特性的基本物理量----磁感应强度,表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则----安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则。
上述重点内容对初学者来说都有一定难度,其中尤其是对磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等,学生往往不能正确理解和掌握,是教学中的难点,在教学中要十分注意讨论问题的逻辑和思想方法。
七、思想方法
本章教材的中心是研究磁场的特性及有关的规律,因此磁感应强度B是本章的中心概念。
教学时,首先研究磁场的形象化描述,引出磁感线的概念,然后在研究磁场对通电导线作用力----安培力大小的基础上,给出磁感应强度B的概念,再依次研究磁场对电流和运动电荷的作用力的规律及其在实际中的各种应用。
这样围绕着磁感应强度B这个中心概念,形成了本章的基本框架。
(一)关于磁感应强度的引入
磁感应强度是描述磁场本身性质的一个物理量,关于磁感应强度B可以有多种引入方法,既可以根据磁场对通电导线来定义,也可以根据磁场对运动电荷的作用来定义,还可以根据对通电线圈的作用来定义等。
中学教材通常都是根据磁场对通电导线的作用来定义的。
它和《电场》中定义电场强度E一样,都是通过比值来定义的。
这里想就物理量的定义问题,做较为深入的说明。
一个物理量的定义要符合两个要求:
①定义所确定的物理量的量值能定量地表征事物的物理性质或特征;②定义本身符合事物的客观实际,即从定义得到的量值受该事物所制约。
例如关于磁感应强度的定义,在实验中我们看到:
垂直放入磁场中的通电导线受到的磁场力的大小F跟通过的电流I和导线的长度l成正比,即F跟乘积IL成正比,比值跟乘积IL无关,是一个恒量;将通电导线放在磁场中不同的地方,这个比值一般是不同的,可见比值能反映磁场的一种性质。
反映出磁场的什么性质呢?
我们分析一下这个比值的大小意味着什么。
比值在数值上等于垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力的大小,这个比值越大,说明垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力就越大,因此,它能够定量地反映出磁场的强弱,我们就用它来定义一个描述磁场强弱的物理量----磁感应强度。
而这个定义本身又符合客观实际,即定义的量值为磁场本身的性质所制约。
(二)要使学生明确,有关判定方向的“定则”,都是人为规定的
在物理学中,为了判定某个物理量的方向,常采用一些简单易行的方法。
这些方法,(即所谓的“定则”)在磁场及电磁感应的教学中,有着广泛的应用,并构成相关教学内容必不可少的组成部分。
为了使学生明确这种“定则”的效用,正确灵活地运用“定则”,教学中应注意以下几点:
①同一物理量方向的判定方法可以是多种的;②运用某一定则时,要对相关物理量作已知、未知的区分,教师要有意识地变更由某一定则所联系的几个物理量的已知、未知情况,让学生比较熟练和灵活地应用这一定则。
例如本章的安培定则和左手定则即是如此。
顺便说明一下,在进行安培定则右手握螺线管的教学时,要在复习初中内容的基础上上升到磁感线的高度,同时要使学生会识别直线电流、环形电流和通电螺线管三种常见磁场的磁感线的立体图及纵、横截面图并掌握其画法。
(三)要突出磁场对电流的作用力这一教学重点
磁场对电流的作用力在教材中起着承上启下的作用,是本章的一个教学重点。
这是因为它不仅是研究磁场性质的出发点,而且又是研究磁电式电表的工作原理及洛伦兹力的基础。
在教学中要注意以下几点:
①要注意磁感应强度的定义式与安培力公式的区别。
公式是据给定磁场中的给定点上的检验电流(电流元)的受力情况,确定这一位置的磁场的性质,它对任何磁场中的任何点都是适用的;而公式是在已知磁场性质的基础上,确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力情况,中学阶段,它只适用于匀强磁场。
教师应给学生指出,物理公式在作数学的等价变形时,其物理意义和适用范围都将发生变化,这是运用数学解决物理问题时要引起注意而又常被学生所忽视的问题。
②要注意安培力公式与洛伦兹力公式的联系。
有关这两个力的含义,在教材及有关资料中已有较多的说明,这里从略。
教师在此也可以结合电流、电量、速度、位移知识对这两个公式中的各个物理量的相互联系作些粗略地说明,即:
因为,所以。
③要使推理分析与实验观察协调配合。
在完成了宏观的安培力教学之后,如何引入并进行微观的洛伦兹力的教学,可以有两种方法:
第一种方法是由分析推理到实验验证,即在对安培力公式进行逐量分析并微观解释之后,导出洛伦兹力公式,然后再通过阴极射线束在磁场中的偏转得以验证;第二种方法是由实验观察到分析论证,正好和第一种方法相反。
方法一由宏观到微观,教学内容的联系比较自然;方法二由现象到本质,教学过程比较生动。
两者都易于激起学生学习的兴趣,有利于培养学生的观察、分析能力,符合人的认识规律,因此很难区分孰优孰劣,教师可以在教学中酌情选用。
目前的中学教材是根据磁场对电流有作用力和电流是电荷的定向运动提出假设:
磁场对运动电荷有作用力,再通过实验验证得出存在洛伦兹力的结论。
“假设→实验验证”体现了科学的思维方法,要让学生体会借助实验证明洛伦兹力存在是非常重要的一步。
因此,要注意讲清楚实验原理:
电子束的产生→荧光屏上的径迹→磁场对电子束的作用。
要让学生注意观察电子束是否偏转。
(四)关于洛伦兹力的方向
教材直接指出洛伦兹力方向仍用左手定则判定,但强调要注意正电荷运动方向与电流方向相同,负电荷运动方向与电流方向相反。
教学实践表明,学生在初用左手定则时容易犯一个错误:
把四指指向电荷的运动方向而忘了区分电荷的正负。
在教学中要特别强调左手定则中四指的指向是指电流的方向,对负电荷一定要注意其运动方向与电流方向相反。
阴极射线管实验中电子束的偏转方向与电子束运动方向、磁场方向间的关系是验证左手定则很好的例子,可让学生用左手定则判定后再演示实验现象作为验证。
(五)关于带电粒子在匀强磁场中的运动
带电粒子在匀强磁场中的运动是本章的又一重点,也是教学中的难点所在。
这是洛伦兹力的应用问题,它与平面几何有密切的联系,建议在教学中,除了让学生深入理解轨道半径和周期的基本规律外,还必须特别注意让学生掌握确定轨道圆心的基本方法以及速度偏向角、回旋角和弦切角的定量关系。
在洛伦兹力作用下,一个作匀速圆周运动的粒子,不论沿顺时针方向还是逆时针方向,从A点运动到B点,均具有三个重要特征:
①轨道圆心O总是位于A、B两点洛伦兹力f作用线的交点上或AB弦的中垂线与A、B两点中任一点洛伦兹力f作用线的交点;②粒子的速度偏向角等于回旋角,并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的两倍,即;③相对的弦切角相等,与相邻的弦切角互补。
此外,在教学中还要注意教给学生分析和处理此类问题的基本方法,例如,可以告诉学生按照“画轨迹、找圆心、求半径”的方法来解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题。
其中,“画轨迹”通常有三种情况:
①已知偏向角,②根据弦切角相等,③临界情况画相切;
“找圆心”则根据上述介绍的第一条特征来找;“求半径”这一步应该得出两个结果,一是根据物理规律,即根据洛伦兹力提供向心力来求,另一是根据几何特征来求。
只要学生牢固掌握了这“三步法”,一般来说就可以比较顺利地解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题。
此外,还要教给学生学会“抓一式,求八量”,即抓住洛伦兹力提供向心力这个式子,求出①线速度②角速度③回旋半径④回旋周期⑤回旋频率⑥比荷⑦动能⑧洛伦兹力的功(洛伦兹力永不做功)
(六)关于洛伦兹力在科技中的应用
洛伦兹力在科技中的应用主要有:
①质谱仪,②磁流体发电(学生应理解其工作原理,会计算电动势和发电通道两端的电势差),③速度选择器,④回旋加速器(注意带电粒子的运动轨迹不等间距),⑤磁偏转(包括汤姆逊测定电子比荷的实验和电视机显像管的行、场磁偏转等,教师要注意显像管的行、场磁偏转的不同),⑥磁聚焦(在高中可作为拓展性介绍),⑦霍尔效应,⑧测定导电液体的电阻(该装置可作为磁强计),⑨电磁泵,⑩电磁流量计(既可以放在本章研究,也可以到电磁感应部分再讨论,但如果从微观机制上说,最好放在本章来研究)等。
教师在教学中首先要注意引导学生分析各种应用中的基本原理,在此基础上可以适当地编选一些典型习题供学生练习。
八、课时计划
第一节:
磁现象和磁场1课时
第二节:
磁感应强度1课时
第三节:
几种常见的磁场2课时
第四节:
磁场对通电导线的作用2课时
第五节:
磁场对运动电荷的作用1课时
第六节:
带电粒子在匀强磁场中的运动3课时
九、目标叙写
第一节磁现象和磁场
一.教学目标
(一)知识与技能
1.了解磁现象,知道磁性、磁极的概念。
2.知道电流的磁效应、磁极间的相互作用。
3.知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的.知道地球具有磁性。
(二)过程与方法
利用类比法、实验法、比较法使学生通过对磁场的客观认识去理解磁场的客观实在性。
(三)情感态度与价值观
通过类比的学习方法,培养学生的逻辑思维能力,体现砂现象的广泛性
二.重点与难点:
重点:
电流的磁效应和磁场概念的形成
难点:
磁现象的应用
第二节磁感应强度
一、教学目标
(一)知识与技能
1.理解和掌握磁感应强度的方向和大小、单位。
2.能用磁感应强度的定义式进行有关计算。
(二)过程与方法
通过观察、类比(与电场强度的定义的类比)使学生理解和掌握磁感应强度的概念,为学生形成物理概念奠定了坚实的基础。
(三)情感态度与价值观
培养学生探究物理现象的兴趣,提高综合学习能力。
二、重点与难点:
磁感应强度概念的建立是本节的重点(仍至本章的重点),也是本节的难点,通过与电场强度的定义的类比和演示实验来突破难点
第三节几种常见的磁场
一、教学目标
(一)知识与技能
1.知道什么叫磁感线。
2.知道几种常见的磁场(条形、蹄形,直线电流、环形电流、通电螺线管)及磁感线分布的情况
3.会用安培定则判断直线电流、环形电流和通电螺线管的磁场方向。
4.知道安培分子电流假说,并能解释有关现象
5.理解匀强磁场的概念,明确两种情形的匀强磁场
6.理解磁通量的概念并能进行有关计算
(二)过程与方法
通过实验和学生动手(运用安培定则)、类比的方法加深对本节基础知识的认识。
(三)情感态度与价值观
1.进一步培养学生的实验观察、分析的能力.
2.培养学生的空间想象能力.
二、重点与难点:
1.会用安培定则判定直线电流、环形电流及通电螺线管的磁场方向.
2.正确理解磁通量的概念并能进行有关计算
第四节磁场对通电导线的作用力
一、教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是安培力。
知道通电导线在磁场中所受安培力的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断----左手定则。
知道左手定则的内容,会用左手定则熟练地判定安培力的方向,并会用它解答有关问题.
2、会用安培力公式F=BIL解答有关问题.知道电流方向与磁场方向平行时,电流受的安培力最小,等于零;电流方向与磁场方向垂直时,电流受的安培力最大,等于BIL.
3、了解磁电式电流表的内部构造的原理。
(二)过程与方法
通过演示、分析、归纳、运用使学生理解安培力的方向和大小的计算。
培养学生的间想像能力。
(三)情感态度与价值观
使学生学会由个别事物的个性来认识一般事物的共性的认识事物的一种重要的科学方法.并通过对磁电式电流表的内部构造的原理了解,感受物理知识之间的联系。
二、重点与难点:
重点:
安培力的方向确定和大小的计算。
难点:
左手定则的运用(尤其是当电流和磁场不垂直时,左手定则如何变通使用)。
第五节磁场对运动电荷的作用
一、教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定则判断洛伦兹力的方向.
2、知道洛伦兹力大小的推理过程.
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算.
4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.
5、了解电视显像管的工作原理
(二)过程与方法
通过观察,形成洛伦兹力的概念,同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断。
通过思考与讨论,推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。
最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。
(三)情感态度与价值观
引导学生进一步学会观察、分析、推理,培养学生的科学思维和研究方法。
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法:
“推理—假设—实验验证”。
二、重点与难点:
重点:
1.利用左手定则会判断洛伦兹力的方向.
2.掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算.这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动),是本章的重点
难点:
1.洛伦兹力对带电粒子不做功.
2.洛伦兹力方向的判断.
第六节带电粒子在匀强磁场中的运动
一、教学目标
(一)知识与技能
1、理解洛伦兹力对粒子不做功.
2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时,粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.
3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会用它们解答有关问题.知道质谱仪的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
(二)过程与方法
通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题.
培养学生的分析推理能力.
(三)情感态度与价值观
通过对本节的学习,充分了解科技的巨大威力,体会科技的创新历程。
二、重点与难点:
重点:
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式,并能用来分析有关问题.
难点:
1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.
2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.
十、问题讨论
(一)如何理解安培力是洛伦兹力的宏观效果
(二)关于磁场力到底做不做功
带电导体在磁场中要受到安培力的作用,只要导体运动方向不和安培力方向垂直,安培力就要在导体运动时做功,而安培力是洛伦兹力的宏观表现,洛伦兹力是永远不做功的,这似乎是一个矛盾。
这一矛盾如何解释?
第二部分:
专题重点突破(经典题)
---------巧解带电粒子在匀强磁场中的运动问题
以圆为核心,巧解带电粒子在匀强磁场中的圆周运动问题
带电粒子在匀强磁场中的圆周运动是《磁场》这一章中的重要内容,求解这类题往往要用到洛伦磁力、圆周运动以及圆的几何知识等等,是学生解题中的一个难点,主要难在画不出轨迹,找不出与半径、圆心等相应的几何关系。
如果我们在解这类题时能紧紧地抓住“圆”这个核心,也许问题能迎刃而解。
让我们先来复习两点基本知识。
1、有关圆的平面几何知识。
(如右图)
1若在圆周上的任意一点作切线,则该切线一定与该圆的半径垂直。
2若在圆周上作一条弦,则弦切角θ是其所对圆心角的一半。
3过圆心作弦的垂线(即中垂线),则弦和弧长被其平分(或者说中垂线两边对称)。
2、将带电粒子垂直射入匀强磁场中,若其只受洛伦磁力作用,因洛伦磁力f洛始终与速度v垂直,故f洛只改变v的方向而不改变v的大小,由向心力来源知qvB=mv2/r∴r=mv/qB而运行周期T=2πr/v=2πm/qB。
这两个等式就是我们经常要用到的半径公式和周期公式。
带电粒子在匀强磁场中的运动问题一般来说求的是两个量,一个是时间——我们可利用周期T,看带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是一个圆周长的几分之几,用圆心角来算;另一个是与长度有关的量(如射入、射出的位置,范围等)。
要解决这两个问题,都有赖于学生能完整正确地画出圆的轨迹,找出相应的几何关系。
如何解决画轨迹的问题呢?
笔者建议大家在解题时可不管三七二十一先在草稿纸上画一个完整的圆,然后分析原题中入射粒子的洛伦磁力,确定粒子的运动轨迹朝哪边弯(顺时针还是逆时针),再将其与我们画好的圆相对照,根据题目的意思看题中的轨迹是落在这个完整圆中的哪一部分。
即我们
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