更新时间：作者：小小条
高三物理教案：电场与磁场综合应用（适配广东/江西考情）
一、教学目标
1. 知识与技能：掌握电场力、洛伦兹力的计算及方向判断，能解决带电粒子在匀强电场、匀强磁场及复合场中的运动问题（直线运动、类平抛、匀速圆周运动）。
2. 过程与方法：通过拆解两省高考真题，学会构建“电场中的加速/偏转”“磁场中的圆周运动”“复合场中的综合运动”三类模型，提升运动分析和几何建模能力。
3. 情感态度与价值观：明确电场磁场综合题的高考命题趋势，掌握应试解题技巧，增强备考针对性。
二、考情分析
- 广东卷：近3年常以“实际装置情境”考查（如质谱仪、回旋加速器、速度选择器），侧重带电粒子在复合场中的运动分析，计算量适中，强调模型迁移和情境解读。
- 江西卷（全国乙卷）：高频考查带电粒子在组合场（电场+磁场）中的多过程运动，注重洛伦兹力提供向心力的公式推导、几何半径与轨迹分析，计算题常为中档偏难题。
三、教学重难点
- 重点：带电粒子在电场、磁场中运动的受力分析和运动模型构建，洛伦兹力与电场力的区别应用。
- 难点：复合场中临界状态（如恰好通过磁场边界、速度方向偏转角度）的判断，几何轨迹的辅助分析（画轨迹图、找圆心、求半径）。
四、教学过程
1. 展示广东2023年第14题（速度选择器情境题）、江西2024年全国乙卷第25题（带电粒子在组合场中的运动）题干，引导学生观察题型特征。
2. 提问：“带电粒子在电场和磁场中受力有何不同？如何根据受力情况判断运动类型？” 引出本节课主题。
（二）核心知识与模型梳理
1. 关键公式与规律：
- 电场力： F_{电}=qE （恒力，方向与电场方向平行，正电荷同向、负电荷反向），电场加速： qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}mv_0^2 ，类平抛偏转： x=v_0t 、 y=\frac{1}{2}at^2 （ a=\frac{qE}{m} ）。
- 洛伦兹力： F_{洛}=qvB （变力，方向用左手定则判断，与速度方向垂直，不做功），圆周运动： qvB=m\frac{v^2}{r} ，半径 r=\frac{mv}{qB} ，周期 T=\frac{2\pi m}{qB} 。
2. 三类核心模型：
- 模型一：电场中的加速+偏转（广东卷高频情境，如示波器、加速电场+偏转电场组合）。
- 模型二：磁场中的匀速圆周运动（江西卷重点，如带电粒子在圆形磁场、有界磁场中的轨迹分析）。
- 模型三：复合场中的直线运动（速度选择器、带电粒子在重力+电场力+洛伦兹力作用下的平衡或匀速运动）。
3. 易错点强调：
- 洛伦兹力方向判断的“左手定则”应用（四指指向正电荷运动方向，负电荷反向）。
- 圆周运动中“圆心的确定方法”（速度垂线交点、弦的垂直平分线交点）。
（三）高考真题精讲
例题1（广东卷风格：电场中的加速+偏转模型）
- 题干：如图，加速电场两极板间电压U=100V，偏转电场两极板间距d=0.05m，板长L=0.2m，两板间电压U'=50V。质量m=9×10⁻³¹kg、电荷量q=1.6×10⁻¹⁹C的电子从静止开始经加速电场加速后，垂直进入偏转电场，不计重力。
- 问题：（1）电子进入偏转电场时的速度大小；（2）电子在偏转电场中的偏转位移y；（3）电子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值。
- 精讲步骤：
1. 加速过程：动能定理 qU=\frac{1}{2}mv_0^2 ，解得 v_0=\sqrt{\frac{2qU}{m}} \approx 5.96×10^6 m/s 。
2. 偏转过程：类平抛运动，水平方向 L=v_0t ，竖直方向 a=\frac{qU'}{md} ，偏转位移 y=\frac{1}{2}at^2 \approx 0.0125m 。
3. 偏转角：竖直分速度 v_y=at ， \tan\theta=\frac{v_y}{v_0}=\frac{U'L}{2Ud} = 0.1 。
- 总结：电场中运动分“加速（动能定理）”和“偏转（类平抛分解）”，无需复杂受力分析，聚焦运动分解与公式应用。
例题2（江西卷风格：磁场中的圆周运动模型）
- 题干：如图，圆形匀强磁场区域半径R=0.1m，磁感应强度B=0.5T，方向垂直纸面向外。带电粒子质量m=1×10⁻²⁶kg，电荷量q=1×10⁻¹⁹C，以速度v=1×10⁶m/s从磁场边界上的A点沿切线方向射入磁场，不计重力。
- 问题：（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径r；（2）粒子在磁场中的运动时间t；（3）粒子离开磁场时的出射点与A点的弧长s。
- 精讲步骤：
1. 半径计算：洛伦兹力提供向心力 qvB=m\frac{v^2}{r} ，解得 r=\frac{mv}{qB}=0.02m 。
2. 圆心确定：过A点作速度垂线（沿半径方向指向圆心O），粒子做圆周运动的圆心O'在过A点且垂直于v的直线上，结合几何关系可知O'A=r，OA=R，△OO'A为直角三角形。
3. 运动时间：圆心角 \theta=\arcsin\frac{r}{R}=\arcsin0.2 \approx 11.54^\circ ，周期 T=\frac{2\pi m}{qB} \approx 1.26×10^{-6}s ，运动时间 t=\frac{\theta}{360^\circ}T \approx 4.1×10^{-8}s 。
4. 弧长计算： s=R\theta （θ以弧度为单位），解得 s\approx 0.02m 。
- 总结：磁场中圆周运动的核心是“找圆心、求半径、算圆心角”，几何关系是解题关键，需结合磁场边界形状画图分析。
（四）课堂练*
1. 基础题（适配广东卷）：将例题1中“偏转电场”改为“匀强电场（E=1×10³N/C，方向竖直向下）”，求电子的偏转位移（强化电场力与运动分解结合）。
2. 提升题（适配江西卷）：在例题2中，若粒子从A点沿半径方向射入磁场，求粒子离开磁场时的偏转角（强化圆心与轨迹的几何分析
（六）作业布置
1. 基础作业：完成广东2022年第15题、江西2023年全国乙卷第24题（电场磁场部分）。
2. 提升作业：构建“电场加速+磁场偏转”复合模型（如质谱仪），自主设计1道计算题并求解（适配两省考情）。
五、板书设计
电场与磁场综合应用
一、核心公式
1. 电场力：F电=qE，加速：qU=ΔEk
2. 洛伦兹力：F洛=qvB（不做功），圆周运动：qvB=mv²/
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