高中物理创新数学设计四十三

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1、4.ab受到的推力大小为2A 8.ah向二的速度为2m/s C.在2.，内，推力做功转化的电能是0.4J <八、 。.在2s内，推力做功为0.6J 3,却图3-9- 17所示,MN和PQ为平行的水平放置的光滑 一 金属导轨，导轨电阻不计,ab、cd为两根质量均为m的导体棒乖 £3 9-15 直了导轨，导体棒有一定电阻，整个装置处「竖直向卜的匀强磁 场中，原来两导体棒都静I匕当心棒受到瞬时冲量而向右以速 ”■… 度“运动后,（设导轨足够长，遨场范围足彰大，两棒不相横） I. < • ,4.川棒先向右做加速运运，然后做减速运动 I* • • B. rd棒向右做匀加速运动 1 图3

2、务》 C.aL棒和cd棒最终招以丸的速度匀向右运动 。.从开始到ah、上都做匀速运动为止，在两棒的电阻上二 消耗的电能是:叫2 . ■ ■ I ■ ■ ■ 」 4.如图3-9- 18所示.A线圈接•灵敏电流计,B线框放产一^ 7 在匀强磁场中,B线框的电阻不计，具有一定电阻的导体棒可 沿线框无摩擦滑动。今用一恒力F向右拉CD由静止开始运 S3.9.!? 动,B线框足够长,则通过电流计中的电流方向和大小变化是 X " 4 .C中电流向上,强度逐渐病强 9 .昏尸 b.c中电流向卜.，强度逐渐增强 T II ；|：・ c.c巾电流向匕强度逐渐减弱，最后为零 5一 D.C中电

3、流向下，强度逐渐减弱，最后为零 Q 10 二非选择题 图… 5 .如图3-9-19所示，在磁感强度为B的匀播磁场中， 有半径为r的光滑半圆形导体框架,OC为一能绕。在框架.一^?r 上滑动的导体棒,OC之间连一个电阻R，导体框架与导体电 用均不计,若要使0（：能以角速度w匀速转动，则外力做功 的功率是 o 6 .图3-9-20所示是用金属导线制成一矩形框架ab. "其中ab = cd = 2 = 21x, = 21 = 2m,根架放在水平IE h»破 感强度为b= ir的匀强磁场垂直了框架平面竖直向卜.，用 53 919 同样的金属导线MN垂百于ab和3,从al）处开始以v产

4、05/小的速度匀速向右 运动,已知该金属导线每米电阻为0.1。，求在MN从疝向be运运的过程中： （DMN两点间最大的电势差。 （2）MN运运过程中消耗的最大电功率Pmo 7 .如图3 - 9 - 21所示,B1、比市直于纸面，口及< 7,当闭合回路M以速度v 匀速地穿过西个匀强磁场区时,画出同路中产生的感应电流随时间变化的图像。 ・2101・ 、 ・ ■ ■ ・ M ・ ・ L ffl 3-9-20 炉2 2 4 J） 5.匕甘 6.（l）Uw=0.3h（2）l\ 4R r 【参考答案】 1 .C 2.8 3.C I） = 1.37H' 7.

5、 • 2102 • 《交流电变压器》 综合复习课教学设计 【教学目标】 I.复习法拉第电磁感应定律，分析研究闭合矩形图在磁场中转动产生感应电 流特点。 2 .掌握交流电变化规律， 3 .理解交流电的有效值， 4 .掌握变压器工作原理及规律。 5 .知道变压器的输入功率随输出功率增大而增大，知道变压器原线圈中的电 流随副线圈电流增大而增大。 6,培养综合应用电磁感应知识解决复杂问题的饯力。 【教学重点、难点分析】 1,交流电的产生和变化规律。 6 .交流电有效值的计算， 【教学过程设计】 救师活动 学生活动 一、交流电 发习提问：法拉第电磁感应定律的 内容是什

6、么？ 启发引导：一个矩膨闭合线框在磁 场中绕垂直F磁场方向的轴转动，情况 将如何？ 如图 3- 10- 1： x 汽 M » Il""" ' *J' • X 3. 中 线框边 lx. al)= tie = L ad = be = L? 为过ad、be中点的轴。 教师引导总结： 板书,一、交流电 电路中感应电动势人小跟穿过这 一电路的磁通量的变化率成正比，£ = VU △| 从图示位置开始计时，经过时间b 线圈转过角度9 3 •此时ah和de边产 生感应电动挎,=BL _ = Bld —w 0 qr= RI- = B【q —g> 8 线圈产生总电动势，qb qr

7、 =I jcusi co 记作 e= E^si co 设线圈总电阻为R，线圈中感应电 流i黑齿£ n 和i随1按正弦规伸变化。 ・2103・  教师活动 学生活动 1.产生：闭合炉形找图在磁场中绕 垂直了场强方向的轴转动产生的电流 随时间作周期性变化，称交流电. 上述交流电随时间按正（余）弦规 冲变化，称止（余）弦交流电。 若1 = o时，线圈平面在T等磁场位 置则同理可推证 c e^co U） 和i随按余弦规律变化。 2.交流电的变化规律 （I）函数表达式: 瞬时电动势产si 3或P .CO 3 瞬时电流i = LN 3或i = "co co 输出路端

8、电压 u=iR = L“Rsi 3 si w 或 U = L,„CO 3 （2）图像：以晨i、u）为因变量，t或 以为门变量，作图。 -完成•次周期性变化所需要 的时间一交沆电在卜内完成周期件 变化的次数 T 3.描述交流电的周期性变化规律 的物理量 （1）周期（丁）： 单位:秒s （2）频率⑺： 单位：林兹比 一者关系： （3）角频率（3） 单位:弧区/秒（） ffi 3-10^2 r -侑速度，线圈4 t时间内转过 的力度 0 7V （1） - = - = 7T 4.交流电的有效值 提问:转动线圜中产生的交流电/I r时间内产生的热是如何计算呢

9、？ 分析：交流电的「和i随时间作周 期性变化，用最大值和瞬时值都不合 适，用平均值太粗略。 引入交流也仃效值： （।）正弦交流电rr效值很最大值的 关系： -根据电流的热效应，让交流电 和恒定电流分别通以同样限值的电阻. 如果在相同的时间内产生的热是相同 的,则此恒定电流就叫做这个交流电的 有效值。 ・2104・ 教师活动 学生活动 &3 = V % = v2 （2）通将说的交流电的值指的是17 效值。交流电设备上标行的额定电压、 额定电流指的是TT效低，交流电去的读 数也是有效值。 ［例1］图3- 10-3为一交流电的 电流的时间

10、血变化的图像，则此交流电 流的疗效值是 。 根据交流电的定义： （4 ②卷 + （3v 2>2K -y = l/RT 解得k = 5.4 一、变小器 1 .作用：改变交流电的电压。 2 .构造：团合铁芯和绕作铁芯上的 两个线圈。 3 .工作原理।电磁感应。 过程分析. 原线圈AR端输入交流电f在闭合 铁芯中产生交变磁场f引起CI）回路中 磁通电变化f C）中感应电流（同须交 流电）。 能员关系： 对理想变压器：AR端输入电能（电 功率）= （1）端输出电能（也功率）。 q=NQP^ i e2 =!>!,△?△ 2 nl'U2 =、JN2 ・2105・

11、 教师活动 学生活动 4 .电压、电流关系:4= U］ 1、2 教师提问：电流满足什么美系？ 若有两个以上副线谕,将如何？ 由于 H = 1»3 +1\ + ••• 0 1| U| = 12 U2 + hU, + … 变压器的输入功率随输出功率增 大而增大， 1\ = 1脑 在输入电压一定时，原线圈中电流 随副线圈电流增大而增大0 5 .电能的输送 提问：输送的原则是什么？ 电能损失主要Tf哪些方面？ 怎样减少输电线上热损？ —角度,戌圈在1时间内转过的 角度。 一股愉电线路。 ［例2］在电能输送过程中，若输送 电功率•一定，则在输电线上损耗的也功 力 干：

12、 .4.随着输电线电阻增大而.增人 反和输送电压的平方成反比 C.和输电线卜.的电压降的平方成 正比 机和输电线上的电流强度的平方 成正比 由丁匕=*1•端（只对一个 副线圈情况成立） ——在输送功率•定的前提卜，尽 可能减少输送过程中损失C ——（1）输电线上热损失,p=Fr4 （2）辐射电磁能 ——讨论：减少R”不足取，有效途 径是减小电流强度，在P一定条件卜二 即提高输送电压。 吟=口 可见r大,P,也大，/1正确. h大,P,也大，。正确。 P, =（»2,P2输送功 U,输送也压 ■ 可见匕8 〃正确. H2 R = l2、=?」L：输电线上的电压 降可见

13、，C正确。 正确答案：18C。 【同步练习】 一、选择题 L一矩形线圈在匀以磁场中匀速转动，线圈中产生感应电动势为e .cog。 若将线圈转速加倍，其他条件不变，则产生的电动势为 （） 4 .匕 jcr 后“） ”・e= En,cos （!） 。•匕 E,nci> co D.r jcom 上题中，若将磁场加倍，其他条件不变，则产生的电动势为 （） 3,如图3-10-4所示，理想变压器的原线圈与灯泡A串联后，加上交流电压 ・2106・ IJ副线圈两端电压为U，接有B和C两个灯包，若A、B、C是二个相同的灯泡，且 均正常发光，则U1：U2为式 ） 4.4：1 821 C.

14、3：l P.l：l • 2107 • 3-10-4 4.如图3-10-5所示,abed走边长为L、匝数匕」, 为N的正方形线圈，放在女1图所示的均匀磁场中，- 一 现将线图以br为轴在磁场中迅速翻转180在翻转■ [/ 一 过程中： " （ ）・ B 工磁通量没有变化，线圈中没有电流 [ - 从磁场H越大，在磁场中通过的电量就越多， r_ 电量多少与翻转快慢无关 ' C,翻转的越快，则外力做功越多 〃.线圈电阻越大，线图产牛.的热量就越多 二、计算题 5,行一理想变小格，惊副线圈的匝数比为100. 原线圈上所加电压为23W，副线圈通过总电阻为2n的供

15、电导线向用号供电，用 户用电器得到的电乐是220八求供电导线上损失的且功率。 6 . •个匝数为200的矩形线圈亦M位于匀强磁场中，感感强度大小为0.87。 初始位置加图3-10-5所示，线圈以讣为轴匀速转动，角速度为5•八,已知冰 =15cm>ad= 10cm,线圈的总电阻是100/2。求 （1）线圈转动过程中的感应电动势的量大值◎ （2）线圈转动过程中的感应电动势的瞬时表达式, （3）线圈转动1分钟内产生的焦耳热. X B M X 国3・U 7 .如图3-10-6所示,矩形闭和线圈akd的边 长分别为L和L， 电阻为R.ah边是固定转动轴，它恰位于有界匀 强磁场的边界

16、处，磁感强度大小为及某时刻线圈位 置如图所示，磁感线垂直线圈1’面，方向向里。线圈 绕固定转动轴匀速转动，角速度为3从图示位置开 始计时，规定电流沿abed方向流动为正方向。 （1）在直角坐标系画出线圈内感应电流随时间变 化的关系图像。（至少阿出两个周期） （2）求出该感应电流的有效值。 8. AB两块金属板，相距d平行放置。两板间加有周期为T的低频交变电压, 当B板接地时,A板电热UA随时间[变化的图线如图3- 10-7所示。t = 0时，将 •帝侦电的粒了•从R板处由毋止释放。在。到」时间内，该粒子4.两板间电场 4 中受到的电场力为匝力的2倍,。要使该粒子能够到达A板。求交变电

17、压的周期 T至少多大? 【参考答案】 LR 2.C 3.C 4.BC 5.50W 6.(1)121' (2)e= I2ccis5l (V) (3)43.2J 7.(1)略(2)提示:根据正弦交流电有效值和圾大值关系,1fl =4量 V2 2 Kl I 有: H ] 由『正弦交流电对称件则当一二I/kt，其中 ~ C - । J BL11^2 W \卞 J BL、L. II 什=2R • 2108 • • 2109 • 《电磁振荡电磁波》 综合复习课教学设计 【教学目标】 1,知道电微疑荡的两种起振方法. 2,掌握振荡电流随时间变化规律.

18、 3 .知道振荡周期. 4 .知道电磁场电磁波电磁波的波速. 【教学重点、难点分析】 电磁强荡过程各物理最随时间的变化规律. 【教学过程设计】 一、电磁振荡 复习提问：门感现 彖,门感系数. 1.电能振荡的产 生 当廿体电流发牛变化时，々导体自身产牛电磁感应 现象称自焦现象，产牛.日感电动势大小叩= 今，其中 /.是自感系数,大小由线圈本身决定. 给〃；回路提供能堵后，利用电容瑞的充放电作用 和线圈产牛自感电动势的作用，使〃？回路后产生振荡 电流，同时电容器极极上电荷＜/及与，/相关联的电场 （E，U，EQ,通电线圈的电流，及与/相关联的磁场 （凡“ ％）都发牛周期件变化

19、的现象,称电磁振荡.其 中，产生的大小和方向周期也变化的电流称振荡电流. 产牛振荡电流的电路称振荡电路.最简单的振荡电路昆 〃；振荡电路. 2.给〃，同路供给 能坡方式一起振方 式 （1）电容充电起振 （图 3- 11 - I）. S先合1，然后令 2,试分析电容和线圈 中电量，/和电流/及 相关联量随时间的变 化规律. 理论证叨，q和I 按下正弦规律变化,图 像如图3-11-2甲所 示 q A £电 ■ i H 6 八 （”（电容放电 减小 收二、 凝，.、 因小 增大 增大 增大 ¥人 ,T 0 0 0 0 公大 以大 收大

20、 「• L f黯•电容允也 以T ：L 减小 减小 减小 11 ； 1 = 4时 二八 殳大 工人 0 0 0 0 丹吟7,电容反向放电 其小 AV.' 成二、 及小 中人 增大 增大 哨人 1 7时 4 0 0 0 0 以人 最大 最人 二八 ；丁耀7’电容反向充电 4 除大 靖大 晒大 M小 减小 此小 教师活动 学生活动 困 3 11 I

21、 （2）电感线图感应 起振（图3-11-3）. S由闭合到断开. 如上分析q和I随时 间变化规律，并作出图 像如图3-11-2乙所 示. ” ［例 1 ］ n. 加图 3-11- _ 4 〃：回路［1 中将条形T ■ 磁铁插入螺I J 线管中，回路 中将发生什丽卜11 4 么变化？困第3 丁哪种形式1一 的起振？分 一 析能依关系 3 .试总结电磁振 荡的规律 4 ,振荡周期和频 率 — 产生振勃电流. — 电磁感应起振. — 条形遢快的机械能一磁场能一电场能. （1） •周内电容两次充放电，

22、电容充电时电流减小, 电容放电时电流增大. （2）振荡电流是正（余）弦交流电，一周内电流方I句 改变两次. （3）电量最大时，电流最小，电量及小时,电流最大. T= 3力 • 2110 • 教师活动 学生活动 其中 心线圈自盛系数. 单位:亨利，还有呈亭，1室亨二1（尸亨 C：电容. 单位:法拉,还有微法,皮法. 1微法=IO"法拉，1皮浓=10 ”法拉 ［例2］如图3-11 -5所示电路中.电感 线圈的电阻小计，原来 开关闭台，从断开开S 的瞬间开始计时•以下 说法正确的是 A.，=0时刻，电容 的左板带正电

23、,九板带 负电 B. / 匹\初时 刻，线圈L的感应电动 势最大 c. / = vTc 时 刻，通过线圈A的电流 最大，方向向上 D. I « %/Zc 时 刻，电容器C两极板间 电压最大 解题方法：作出图 像. ［例3］如图3-11 -6, LC振荡电路正处 在振荡过程中，某时刻 /,中的磁场和C中电 场如图所示，口J知 A.电容滞中的电 场强度正在增大 B.线圈中磁感应 强度正在增大 C.该时刻电容器 极极上电荷最多 D.该时刻振荡电 流达最大值 • 2111 • 教师活动 学生活动 二、电磁

24、波 1 .麦克斯书甩砂 场理论的要点 2 .电磁场的产生 3 .电磁波的传播 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场. 周期性的磁场在周用空间产生周期性变化的阻场， 在这周期性变化的电场周围空间又产生同频率的周期 性变化的磁场一这样的变化的磁场和变化的电场机 电联系若，形成一个不可分离的统一体,就是电磁场. （1）不需要仟何介质 （2）在真空是仟何电磁波传播速度都是（： = 3.a）x 1广向§・跟光速相同. （3）频率小同的电磁波波箕不同.二者关系式 A = y. （4）电磁波是横波. 【同步练习】 一、选择题 1,有一个"振荡电路，能产生一定波长的是磁波.若要

25、产生波长比原来短 的电磁波，应 （） A.增加线圈匝数 B.在线圈中插入铁心 C.减小电容罂两极板的正对Dl减小电容器两极板的矩离 2.按照麦克斯韦电磁场理论，以下说法正确的是 （） A.稳定的电场周围产生稔定的磁场 B.变化的电场周围产生变化的磁场 C,均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 D.振荡电流周围产生同频率的振荡磁场 3 ,电磁波在传播过程中,不变的物理最有 （） A.颛率 B.波长 C.振幅 D.波速 4 .如图（甲）所示的〃:振荡电路巾，通过。点的电流变化规律如图（乙）所 东，且把通过P点向右的电流规定为乙图中坐标轴i的正方向，则 （） A.0.5s至一的时间

26、内,电容的C在充电 B.0.5s至k的时间内，C的上板带正电荷 C.以至1.5s的时间内，°点比P点电势高 D. 1s至1.5s的时间内，磁场能正在转化成电场能 5.关于以振荡电路，下列说法错误的是 （） A.当电容器极板电荷为零瞬间，振荡电流达到最大值 B.振荡电流的方向和大小作周期性变化，每秒钟改变数次 C.电容器被瓶汤电流充电时，电路的磁场能逐浙转化为电场能 D.当电感线圈两端电压最小时，电路的磁场能最大 一.、计算题 6,线圈和可变电容器组成的振荡电路，可变也容器的最人电容是最小电容的 9倍.当电容器的动能全部旋入定片间时，振荡电流辐射电磁波的波长为如尿,若 籽电容

27、器动片全部从定片间旋出，则辐射电磁波波长多大？ • 2112 ・ 【参考答案】 1.（： 2.CD 3.A 4.AC 5.B 6.100m • 2113 • 《带电质点在电场、磁场和重力场中的运动》 综合复习教学设计 【教学目标】 I,比较带电质点在匀位电场、匀强磁场和重力场中受到的电场力、洛仑兹力 和重力的产生条件、

28、二要素和功能方面的特点. 2,掌提带电质点在这些场中的力和运动关系的基本分析方法，会解决力学和 电磁学的综合问题. 3.注巫学生的推理能力、分析综合能力和数学能力的培养. 【教学重点、难点分析】 1,比较带电质点在匀强电场、匀强破场和正力场巾受力的特点. 2.认识带电质点在:匀强电场、勺强磁场和重力场巾受力和运动关系的物理情 境，并善于地运用力学的其本分析方法处理综合问题. 3,运用坐标、几何图形利空间想象等教学方法处理物理问题. 【教学过程设计】 一、课题的引入 我们在力学巾学会了从牛顿运动定律出发认识质点受力和运动的关系，也会 用动量和功能等量描述质点的运动状态，认识质点

29、的运动状态跟力的作用的冲 量、功的关系以及不同运动形式的能量的相互转化.本课要研究，带他质点在匀强 电场、匀强磁场和重力场中的力和运动的关系，这些问题是力学和电磁学知识的 综合问题. 二、带电质点在匀强电场中的运动 出示题卡（投影片） ［例1］在光滑的水平面上有一质量m=LOx 10 Jkg>O 7 = 1.0xl.0 x,C 的带1E电小球,抑止在。点.以。点为原点，在该水平面内建立宜角坐标系Oxy. 现突然加一沿x轴正方向的、场强大小E = 2.0x 的匀强电场，使小球开始 运动.经过1.0s，所加电场然变为沿、轴正方向,场照大小仍为E = 2.0xKh/ni的 匀强电场再经过1.

30、医,所加电场又突然变为另一方向，使小球在此电场作用下经 过LOs速度变为零.求此电场的方向及速度变为零时小球的位置 *请学生自己讨论小球在电场中的运动情景. 要求:建立直角坐标系，表示小球的运动位置； 说明出场的情景； 小球在电场中的受力情况以及由牛顿定律付论小球的运动的情况. 引导学生得出小球的运动情况： 第1秒内做初速为零的匀加速直线运动，加速度利末速度都沿、粕正方向； 第2秒内做类平抛运动，初速度沿 ,轴1E方向,加逑度沿y轴正方向，末速度 沿斜向上方向： 第3杪内沿第2杪末速度方向做匀减速直线运动，直到速度变为零. • 2114 ・ 注意:对于学生行出第3秒内小

31、球的运动情况,要有严格的推理过程:小球在 恒力作月卜，加速度的大小和方向是恒定的;要使其速度变为零，加速度只能走和 第2秒末的速度方向相反 * *请学在。”坐标系中画出小球运动的巧图，图中要标明小球运动的轨 迹、加速度和第1、2、3秒末的位置及速度的方向，加图3- 12- 1所示 * * *要求学生自己完成解题过程： 小球的运动情况如图3 - 12 - 1所示，第1秒内沿a-轴正方向做匀加速直线 运动. 加速度为 =必=0.20m/s2 m 第1秒末的位置X)= -yai r = 0.10m: 末速度 = rij t = 0.20in/s 第2秒内做类平抛运动,初速度” ,方向

32、沿*轴正方向： 加速度02 =必=0.20m/§2，方向沿)地 图＞12■: m ' 正方向. 第 2 秒末的位置坐标打二 V)+ »；| / = 0.30m; y, = -y a212 = 0.10m 速艘，：、=〃？/ = 0.20m/s» % =%，速度 is = y 2 + &2」=0.2、Em/s,方向 与 二轴正方向的夹角a为，a= arelan%= 45° * 第3秒内做匀减速运动，克到速度变为零，所加匀强电场的方向跟02和反， 与不轴成225。角,指向第3象限. 第3秒末速度变为专，通过的位移Sy = -y f = 0. Is 2lli 小球速度变为零时的位

33、置坐标： 心=x2 + 电。小45° = 0.40m: y3 = y2 + 与疝.5° = 0.20m 小结:除电质点由电场中运动的问题是力学和电学知识的综合问题.要抓住 电场的特性，带电质点传电场中受力的特点，并善于运用力学的基本方法去分析, 用定带电质点的运动情况，如本题中运用牛顿定律讨论质点受力和运动的关系, 质点做什么运动既和受力情况有美，还和开始运动的情况有关. 三、带电质点在匀强磁场中的运动 出示题卡(投影片) ［例2］如图3-12-2(1),在某装置中有•匀强磁场,磁感应强度为8,方向垂 宜于所在纸面向外.某时刻在M=小)=0处，一个质子沿y轴的负方向进 入磁场;同一时

34、刻，在工二一I」y二0处，一个a粒子进入磁场，速度方向与磁场量 H.不考虑质子与a粒子的相互作用.设质子的质量为m,电量为e. (1)如果质子经过坐标原点0,它的速度为多大？ (2)如果a粒子粒子子在坐标坐点相遇,a粒子粒子度应为何为?方向如何? 夫清学牛讨论质子在匀强磁场中的运动情况,以及确定它的速度的大小. 注意:确定质了在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心及半径的方法. 如图3- 12-2(2)所示，圆心化是过C点跟速度垂直的由线(即〃(；)和线段 ・2115・ 0C的中垂线的交点. 图挈12-2 * *请学生讨论确定a粒子做圆周运动的圆心科半径的方法.

35、圆心在。〃的中乖线.匕但由于a粒子的速度的小大和方向未知，确定a粒 子做圆周运动的圆心及半径是本题的难点. 提示:题中给出a粒子和质子在。点相遇的条件的意义是什么？ a粒子和质f分别沿/川网瓠的C。圆弧运动,所用的时间应相竽，而粒/做 同周运动的时间可以是它通过的圆瓠K跟速率之优;也可以与粒子通过的圆弧所 对的网心角及其做圆周运动的周期相联系，若确定了圆心角就可由阴中的等腰三 角形的底边和顶角的大小来确定困心及半径的大小 *—一请学生自己得出a粒子做圆运动的圜心和半径. 不同带电质点在同一匀强磁场巾做圆周运动的周期T二笔,跟质点的速度 大小无关,只决定于带电质点的质量利电址. 由此得

36、到:质子和a粒子做圆周运动的周期分别为7：,二竿，7'=幽,1| e eB ' Tt. = TJ2. 质子做恻周运动由C点到达。点的时间可为仁春7；,，立1）… L L a粒子做圆周运动由。到。所用的时间也为1“二4。 3 T 4 4 '产（蚱；7; 等 4 情形可不必再考虑）. a粒子做圆周运动由I）到〃圆弧所对的圆心角分别是5,埠. L L 由此可以确定圆心的位置。或。'，如图3-12-2⑵所不，圆半径g二多 ・ 进而求得a粒子从。点进入磁场的速度的大小m二逊£速度方向与v 4m 轴正方向成角工冗或二n 小结:讨论带电质点在匀强磁场中做圆周运动问盅的基本出发点

37、一洛仑翌 • 2116 ・ • 2117 • 力是质点做圆周运动的向心力，由此得到粒子做圆周运动的半径和周期,其中周 期跟粒子的速率大小无关.还•要特别注意确定圆运动的平面和圆心及半径，尤其 要会运用几何图形进行讨论，利用带电质点在匀迪磁场中做匀速BI周运动的轨迹 圆和圆上弧及弦、角等的关系确定圆心和半径. 四、带电质点在匀强电场、匀强磁场和重力场中的运动 空间可以同时存在着重力场、匀强电场和匀强磁场，讨论带电质点在这个空 问中的运动,就要认识带电质点在这四场中受场力的特点，比较它们的产生条件、 力的三要索及做功情况的异同。引导学生通过比较，加深认识，填出下列表格. 力 产生

38、条件 方向 人小 做功情况 重力 质点.件重力场中 啜直向下 (9 = mg IT = m^h 电场力 电荷在电场中 跟行和同成相反 P = qE % = 七-%> 洛仑兹力 运动电荷在磁场中 #0 跟W、O所在平面 近立，左下定则 F =郎 ± ) F = 0( 〃 ) 总不做功 出示题卡（投影片） ［例3］设在地面上的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和 磁感应强度的方向相同的，电场强度的大小£ = 4.0中m.磁感应强度的大小/，= 0.15T，今有一个带负电的质点以r = 20m/.s的速度在此区域沿垂直了场强方向做 匀速立线运

39、动，求此带电质点的电量与质量之比，“川以及磁场的所有可能方向 （角度可用反一:角函数表示）。 关请学生讨论:带负电质点在匀强电场、匀母磁场（电场和磁场方向相同）和 重力场中做匀速直线运动的可能情况° 提示:讨论问题的出发点是，质点做匀速克线运动,所受力的合力为零。 （I）若带电质点运动方向跟电场和磁场方向平行,它只受电场力和重力，处于 1’衡，小程电场和磁场的方向应竖口向下,但它不符合题F1中带电质点垂直于场 的方向运动的要求。 （2）若带电质点垂直于场强的方向运动，一定受克力、电场力和洛仑兹力，三 力平衡。 * *请学生讨论:带负电质点受三力平衡，这三个力的方向和质点的运动方 向可

40、能走什么样的？ 提示:电场力和洛仑兹力方向相互垂直,它们的合力跟竖克向下的重力和平 源 确定电场和磁场方向不能沿竖克方向： 电场和磁场方向不能是水平方向： 电场和磁场方向也不隹是斜向上方向。 电场和磁场只可能是沿斜向下的方向，川。角表示场跟竖直向下的方向的央 角。 * * *请学生做出带电质点的受力图，图中要标出三个力的方向、电场和磴 场的方向及说明质点的运动方向。 做出的质点受力示力图如图3-12-3所示,重力的力向竖直向卜.，电场力的 方向与电场方向相反，洛仑兹力的方向跟磁场（与电场力的方向平行）和进度的方 向垂直，重力、电场力和洛仑兹力同•竖直平向内（表示在纸面上）,质点的

41、速度方 向垂直于纸面向外. 由三力平衡,可行质点的电信与质量之比 q/ni g V（vB）2 + E2 =1.%Clkg 磁场的方向斜向卜与竖ft方向所成的角6 lanO = "7T = 0.75，。= arelanO.l E * * * *进•步追问学生,题中要求的磁场所有 可能的方向是指什么？ 考虑到亚力、电场力和洛仑兹力所在的竖直平面 IU 3-12-3 可以是绕武力作用线旋转的所有竖直平面，磁场的所 有方向是沿着与重力方向成夹角。二arvhm0.75,且斜 向下的•切方向。 小结:由于由质点受洛仑兹力的方各跟质点运动方向和磁场方向所在平面垂 宜，因此，讨论带电质

42、点在电场、磁场和重力场中的受力和运动关系,必须重视力、 场和运动方向的空间关系，建立三维的空间概念，正询表达出它们间的关系，也是 数学能力的重要表现之一。 出示题卡（投影片） ［例4］如图3-12-4（1）所示，在地面附近，坐标系。盯住监宜平面内，空问 行沿水平方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为8,在x <0的空间 内还有沿x轴负方向的匀强电场，一个质量为m的带电量为q的滴滴途经图巾 M（-〃,0）点沿着与水平方向成〃角斜向卜他直线运动，进入«>0的区 战，求： 113-12 2118 ・ 4 （1）油滴带什么电荷,要求说明依据。 （2）油滴在M点运动的速率的大小。

43、 （3）油滴进入x>0区域，若能到达戈轴上的iV点（在图在未标出），油滴在,V 点的速度大小是多少？ *请学生描述带电油滴的运动情况和受力情况。 在XYO区域，汕滴受重力、电场力和洛仑兹力，做直线运动;仔x > 0区域汕 浦受重力和洛仑兹力，做曲线运动。 *关提问:在“<0区域，从带电油滴受力的特点，能否确定油滴做直线运动 的加速度？ 提示:洛仑兹力跟速度方向正宜,且其大小跟速度大小有关，而电场力和重力 那是恒力，三力不在同•直线上。带电汕滴做有线运动，讨论力和运动的关系要 分别讨论沿运动直线方向和垂直于运动直线方向上的受力情况。 由学生讨论行出,油滴做直线运动，在垂直于运动方

44、向上的各力或其分力的 合力一定等」零。由I重力和电场力是恒定的，那么王直J•运动方向的洛仑兹力 一定也是不变的，因此油滴运动的速度大小不变，油滴做匀速直线运动。 * * *提问：山油滴运动情况和受力情况,能否前定油滴带什么电荷？要求 学生能够进行严格的推理判断,说明油湾带电的种类。 说明一般的推理方法:要从已给的事实和条件出发，根据所学的基木概念和 规律，理清推理的思路，经过严密的逻辑推理，也包括运用数学方法进行推导，得 出结论或做出判断。 本题推押的出发点是带倒电油滴在匀强电场、匀强磁场和重力场中，重百于 感场方向做直线运动. 推理的思路： （I）由带电油滴受洛仑兹力的特点，推出汕

45、滴•定做匀速克线运动，三力要平 街. （2）由二•力平衡,假设油滴带负电和带正电两种情况，分别讨论它们的受力情 况，可得出,只有油滴带正电，二力才可能平衡. 得出油滴带正电的结论 * * * *请学生做出受力图，如图3-12-4（2）所示,计算油滴通过W点的 速度的大小.由三力平衡，可得 （jvli = mgl €0$u 油滴在W点的运动速度大小忏十一 * * * *请学生讨论，怎样计算油滴到达、点的速度大小？ 学生M能考虑的方法有: （1）由牛顿定律，确定油滴的运动的性质，再利用运动学的方法确定N点的 速度.但由于电力是恒力，洛仑兹力是变力，油滴的运动不是恻周运动，也不是类

46、物体运动，在中学物理1K用这个方法求解是十分困难的. （2）由动能定理求解.由洛仑兹力总不做功的特点.在滴进入、＞。区域,只有 重力做功，由动能定理，可以求得油滴到达N点的速度外的大小 j-mvy2 = -^mv2 - n^atana 到达N点的速度 加 = v v2 - 2gaUui a 小结：（I）洛仑兹力总不做功的意义是:带电质点在磁场中运动时，不管它做 什么运动，也不管它是否还受其他力，洛仑兹力总跟带电质点的运动方向重直，因 比总不做J.许多时候，常常从动能定理来讨论带电质点运动速度的大小. （2）要注意推理的基本方法，会运用这个基本方法进行推理和判断. 山示题卡（投影片）

47、 ［例5］如图3-12-5所示，置于光滑水平而上的小车〃、力的质量分别为也 =3kg，%=（）.5kg»可视为质点的带1EH1的物体c位于小车/1的最左喈，其质量为 阳=0.1kg,带电值为q=去（2.隹〃、6、c所在空间内仁方向竖直向上、场强E = 15N/C的匀强电场和垂直于纸面方向向里、板感应强度8:I0T的匀强磁场.开始 1寸小车b处于静止，小车a以% = IOm/s的速度向右运动和小车b发生碰撞，碰 后物体°落在小车〃上滑动.设小车〃、/）碰撞时间作常短，碰后小车/）的速度为 9m/s,物体r和小车之间有摩擦,小车〃足够长.求物为「运动的最大速率和小车 • 2119 •

48、 a的最小速率. g取10m/s £ & *请学生讨论小车°、厂和物体c的相■ • , ■ 互作用过程的物理情景. ； （1）小车°、b碰撞，物体c在非常短的一：~। r一*一 碰撞时间内,其运动状态不发生变化. 八比 …HuqL （2）小车a和物体c之间由于摩擦内力. . ■ x 的作用，发生动量的传递. （3）物体c带正电，运动起来，受洛仑兹 国＞12-5 力,方向竖宜向上，随速度增大，洛仑兹力增大，直到洛仑兹力跟电场力、重力平衡 「寸，滑动摩擦力等于零，相互作用结束，此刻物体的速衣为最大速度;小车„的速 度力最小速度 * *请学生自己号出解题的过程,要求正确表达解题的过

49、程. 小车〃、力在很短的时间内发生碰揄，水平方向动最守恒，有 m也=%% +叫% 解得小车〃碰撞后的速度 .=8.5〃小方向向右. 小物体c落到车〃匕由于摩擦力的作用，小物体c的动量（速度）逐渐增大, 小车”的动量（速度）逐渐减小，但水平方向动量守恒. 对于小物体竖直方向上受重力叫名、电场力福（方向向上）、小车的支持力 、和洛仑兹力/（方向向上），随小物体c的速度增加，洛仑兹力/增大,支持力N 减少，亘到N:0时,即 % g = q%B + qE 当支持力N = 0时,小物体°和小车〃之间的摩擦内力变为零，它们的相互 作用结束，小物体。有最大速度，小车a有最小速度. 小物体r

50、的最大速度 m.g 一述，， % = -^― = 0小 由水平方向动量守恒，有 码的=叫也，+ m.j 小车a的最小速度 v„ = 8.3m/s 小结:要认真分析小T “、/,和小物体c的相互作用过程，运用动量守恒定律 讨论问题要明确研究对象一相互作用系统，分析它们的受力，讨论其满足守恒 定律的过程.同时要注意分析相互作用过程的细节，讨论内力的作用，才能认识最 大速率和最小速率的意义，确定列守恒定律方程的状态. 要学会正确表达解题的过程.在认真审题的基础上，表达解题的过程的层次 应清晰，要有必要的文字说明，画出草图,要有演算步骡和基本方程式，并给出明 饱的结果. 五、总结 带

51、电质点在重力场、匀强电场和匀强磁场中的运动问题，是力学知识和电磁 学知识的综合运用,首先应确立场的观念，认识带电成点在不力场、匀强电场和匀 强磁场中受力的特点，学会运用力学的基本分析方法:由牛帧定律讨论力和运动 的关系:运用动量和动能来描写质点的运动状态，讨论状太变化跟变化过程中力 竹冲量、功的关系以及几个质点间的相互作用过程.尤其要电视认识题n的物理 ・2120・ 情境,学地推理，学会运用数学处理物理问题. 六、布置作业（略） • 2121 •

52、 《电学实验仪器的使用》 专题教案教学设计 【教学目标】 I,使学生掌握常用的电学仪器的使用常规。 2,使学生掌握常用的电学仪器的读数方法。 3,培养学生实事求是的科学态度。 【教学重点、难点分析】 1 .教学重点:仪器的读数方法。 2 .教学难点:存效数字的运用。 【教学过程设计】 教师活动 学生活动 一、电学实验仪器的使用常规 在中学电学实验中.常用的测量仪器是电压表、名流表、 灵敏电流计、多用衣等。使用它们时•股要先做到:清楚仪 器的量程，

53、清楚仪器为最小分度，清楚仪器的读数方法，检有 并调充零点。 1 .清楚仪器的垦程 提问：根据你的经验、知识或猜测，电学实验中哪些仪器 容易损坏？ 根据我的经验； 在“伏安法测干噌池的电动势和内电阻”实验中，如果采 用用分压电路，那么容易出现：电流表将屯源短路的错误接 法，这时电流表容易被损坏. 在”等势线的描绘”实验中灵敏电流计容易损坏。 相比之下，内阻较大的电出式不容易损坏。 提问：我们常用的电流表、电"去的量程分别是多大？ 我们常用的电流式?10楸）.6A和。梯A两挡口程，我们 常用的电压表有0椅V和。耀15v两挡员程.测量前，要搞 清待测的电流、电乐的大致范愠，保证测量时

54、不超出仪器的 量程，也要注意接线正确，保证指针不反偏，这样才1.以使仪 器安仝工作不致损坏。 提问:为保证仪表的安全，常在闭合开关时使用“跃接 法”.什么是“跃接法”？ 2 .清楚仪器的最小分度 提问：台疗一下，我们用的电压表、电流表的最小分度 是多人？ 我们用的电流表。电.6A挡的最小分度是0.02A.0 ®A 挡的最小分度是OJA。 讨论 【可答 回答 回答 观察讨论 回答 ・2122・  教师活动 学卞活动 我们用的电压衣0耀3V挡的最小分度是0. 1V, 0耀15V 挡的最小分度是0.5V。 3.清楚仪器的读数方法 我们用的指针式电压表和电流表精度一般

55、不是很高。 读数时，仪衣指针与刻度盘不在同 平面内,视线偏斜会造 成读数误&。同时，仪表的刻度分格又比较小,所以.读数M 可估读到1/2脑/5最小分发。 例如电流表。期）.6A措，最小分度为0.02A，其1/2为0. 01 A,并没有估读到一下位。加果要估读得精细些，也可以估 读到最小分度的1/4,即O.OOSA。 讨论 回答 提问：请读出图示电压表、电流表的示数（图1-13-1）。 TO3-B-I 图中甩乐表0梆3V挡读数为2 . 25V，0毓15v挡波数为 11.2\或1l.3Vo电流表。施）.6\挡读数为（）.35\，0MBA指 读数为1.75Ao 需要说叨的

56、是•在“伏安法测干电池的电动势和内电阳” 实验中，干电池的内电阻一般不到。，当电流从0变化到0. “时，干电池输出电压的变化盘不到0.5V,甚至仅多大十0. IV,而我们用的电压表0顺V挡,其最小分度为0.1Y。我们 在读数时，要秣细地估设到最小分度的1/5（0.02V）或1/KX即 0.01V。这样用国线法处理数据后得川的结果误系J较小。 提问：清问，你能从1.5V和1.50V这两种”法上看出什 么相关结论？ ・关于用有效数字表示溯量结果 测量结果是1.5V,表示测量时仪器的估波位在0.1V位， 测量结果是1.50V，表示测量时仪器的估读位在0.0IV位。 我仁用有效数字的木位表示测

57、量结果的误差所在位。 关丁布效数字我们做几点说明： （1）有效数字位数。所选单位无关。 例如［1.23cm、12.3mm、0.0123m都是二彳。有敕数字. （2）有效数字末位的“ （T我小误无所在位，不能随意取 畲。 讨论 回答 • 2123 • 教师活动 学士.活动 （3）要会用科学记数法表示有效数字。例如：光速3.00 xlhm/0是三位TT效数字。 （4）物理公式中的中的、指数等非测量值，部是准确值, 可认为有效数字位数是无限大。例如：S= kJ中的万和指 数2都是常数。 ［学生实验］请分别用电压衣的0耀八挡和0耀15 V挡涮 出旧干电池的电坦。《教

58、师注意检查、指导学生用有效数字 表示测量结果，并和学生讨论测量中出现的“异常”结果。 如：旧电池的输出电压低于电动势等。） 4 .检杳并调整机械零点 提问：哪些同学在测I•电池的电压而检去了电压表的零 点？ 使用仪器前，一定要椅直零点，这样力能行到正确的测: 以外果、我们用的指针式电衣上都有调零螺线，用螺丝刀可 以调整指针的机械零点。 提问：请指出电压表、电流表、汉敏电流计、多用表的机 械调零螺丝。 5 .对某些仪器（如多用衣欧姆挡）进行电调零 对多用表的欧姆挡，除了检衣和调整指针的机械零点 外，在测量电阻前还要进行“电调零二所谓“电调零”，是指 将两表笔和接触，调整调零电位器旋钮

59、，从而使指针指示零 欧姆的调库过程。 ［学生实验1请实践一卜多用表的欧姆挡的电调岑。 一、多用表欧姆挡测电阻 观察欧姆挡的表盘刻度可以发现,它包括了 0…oc的所 有位。但是欧姆挡在0和OC两处附近误差都很大。即指针 偏轧过大或过小,误差恭很大.一般欧姬挡刻度全K的10% 删0%之间的刻咫为仃效_L作刻度， 用多用式欧姆指测电阴一般的测量步蛛是:（图见下页） 提问：请问，现在大家手中的多用去欧姆x 1挡的中心刻 度是多人？ 在实际测量时,读数在0.1他,到10刖,范围内的测量值 都是有效的。例如：即=20。.则在。耀20 Q范国内的测 量值都是有效的。 提问：请问，现在人冢丁中的

60、多用友欧姆x 10挡的有效 测量范围是多人？ 例如：/加=20x1 C,则在2。植200。范围内的测量值 都是有效的。 ［学生实验］请用多用表欧姆挡测量一个2。左右的色 环电阻的阻值.将结果♦色环标称值进行比较. 实验 回答 回答 回答 实验 问答 实验 回答 ・2124・ 二、灵敏电流计的使用 灵敏电流计的

61、零点代表盘中央。江等势线的描绘实验 中,用灵敏电流计来寻找等热点，是用灵敏电流计件为示等 仪器使用。有的灵敏电流计有两个灵敏度不同的接法。如 图3-13-2所示。用品时灵敏度高，灵敏电流计容易受 损。为保护灵敏电流计，用先用灵敏度低的伉，当需要精确 测定时，再改用Gno ［演小］教帅演小：用灵敏电流计找等势点C 【同步练习】 某人用多用表按照正确步骤测量一电阻阻值，指计指示结果如图3- 13-3, 则此电阻值是:如果要用此表测量•个阻值约为20。的电阻，为了测量 比较精确，应选择的欧姆挡是 o ・2125・ • 2126 •

62、 《实验数据的处理》 专题教案教学设计 【教学目标】 1,使学生掌娓有效数字运算的一般方法。 2,使学生掌握图线法处理数据的规范和方法。 3 .培养学生耐心细致的意志品质。 【教学重点、难点分析】 1 .教学重点:图线法处理具体数据。 2 .教学难点:图线法处理具体数据。 【教学过程设计】 学士.活动 教师活动 一、有效数字的运算规则 在处理实嘛数

63、据时，要将测量结果代入公式进行计算。 计算时应该取几位有效数字呢？ 如果进行加减运算,那么我们要找1【1数据中误差所在的 最高位，运打的最后结果与这位对齐.例如： 123.4m + 56.78 m = 180.18m = 180.2m 如果进行乘除运疗,那么我们妥找出数据中rr效数字位 数最少的数据，运算的最后结果行效数字位数和它一样多即 可.例如। 0.2Ax 15 0 二、公式法处用数据 讨论 回答 提问：在“险证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计 时器所用电源的频率为50H/。代行当地的重力加速度g = 9.8nVs-0测得所用曳物的质量为l.OOkgo实验中得到一条 点

64、迹清晰的纸带（如图3-13-4）o把第一个点记作0,另选 连续的4个点4、"、＜：、〃作为测量的点.经测量知道4、小 （：＞1）各点到0点的距离分别为62.99cm 70. 18cm 77.76cm 85.73cm 根据以上数据，可知亘物由0点运动到C'点，引力势能 的减少量等于多人？动能的增加量等于多人？（结果取3位 有效数字） • 2127 • （承物下力势能减少了 7.62J，动能增加了 7.56J） 教师活动 学生活动 三、图线法处理数据 1 .用图线法求待测量 . 提问：在做测电源电动外和内电阻的实验中，测得的数 ?匕 据如下我，清

65、在坐标纸匕用作图法求出电源电动势和内也 作图 1 2 3 4 5 6 /(A> 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 (XV) L37 1.32 1.24 1.18 1.10 L05 我们知道，电源的电动势£,」输出电压U、电源内电阻r 之间的大系式是 n e lr 即 (7 = - r/ e 它是数学中所讲的一次函数＞=kx+b 我们在U- I坐标系中作出如下图线(图3- 13-5八从 公式中可以看出，这个图线的纵截距即我们要求的电源电势 的值，这个图线斜率的绝对值即我们要求的电源内电阻的 值。 (13-1

66、3-5 • 2128 • 教师活动 学生活动 2 .作图规范 （1）原点的选取：从卜.图中我们可以看到，因为实验数据 仅分布在IV以上的区域中。所以为了减小作图误差，纵轴 坐标原点是IV。这样并不影响我们求•解电动势和内电阻。 （2）最小分度:作图时要适当选取最小分度，保证测量时 的准确值，作图时必须是准确值。测量时的估计值，作图时 才可以是估计值. （3）用图线取平均:将数据描点之后，连线可以起到取平 均值的作用。在已知规律的情况卜，对个别明显偏高图线的 数据点，应当公去不用。 3 .“化曲为直”验证规律 在验证牛顿第一定律的实脸中，我们要验证物体的加速 度跟物体的质试成反比。如果直接作出a- m图线，W论 上，它将是双曲线的一支。我们在作图后，较难判断作图结 果是否接近再论值。所以看实验数据处那时，我们采用“化 曲为宜”的方法.即作a--L图线。理论上,应该得到过原点 m 的宜线。这样就容易将测加的结果和理论但进行比较。 4 .“化曲为直”求往测量 提问：在/.C振荡电路中，如已知电容C，并测制电路的 固守振涉冏期兀即可求行也感心为提高测量精度，需