高二物理 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动教案

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1、高二物理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动教案教学目标：（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。教学重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半

2、径和周期公式，并能用来分析有关问题。教学难点：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、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题。教学用具：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等教学过程：（一）引入新课［问题1］什么是洛伦兹力？［磁场对运动电荷的作用力］［问题2］带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？［不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0。］［问题3］带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习—带电粒子在匀强磁场中的运动（二）新课教学【演示】先介绍洛伦兹

3、力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹，后进行实验。（并说明相关问题104-105页）教师进行演示实验.［实验现象］在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形。［教师引导学生分析得出结论］当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。带电粒子垂直进入匀强磁场中的受力及运动情况分析（动态课件）。一是要明确所研究的物理现象的条件----在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒子。二是分析带电粒子的受力情况，

4、用左手定则明确带电粒子初速度与所受到的洛伦兹力在同一平面内，所以只可能做平面运动。三是洛伦兹力不对运动的带电粒子做功，它的速率不变，同时洛伦兹力的大小也不变。四是根据牛顿第二定律，洛伦兹力使运动的带电粒子产生加速度(向心加速度)［出示投影］①电子受到怎样的力的作用？这个力和电子的速度的关系是怎样的？（电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用.）②洛伦兹力对电子的运动有什么作用？（洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小）③有没有其他力作用使电子离开磁场方向垂直的平面？（没有力作用使电子离开磁场方向垂直的平面）④洛伦兹力做功吗？（洛伦兹力对运动电荷不做功）1．带电粒子在匀强磁场中的运

5、动（1）运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功。【注意】带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。通过“思考与讨论”（105页），使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，的轨道半径r和周期T与粒子所带电量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。［出示投影］一带电量为q，质量为m,速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？［问题1］什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力？［洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力］［问题2］向心力的计算公式是什么？［F=mv2/r］【讨论】：

6、在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直，它的运动轨道是什么样的曲线？分析：当带电粒子的速度分别为垂直于B的分量v1和平行于B的分量v2，因为v1和B垂直，受到洛伦兹力qv1B，此力使粒子q在垂直于B的平面内做匀速圆周运动，v1和B平行，不受洛伦兹力，故粒子在沿B方向上做匀速曲线运动，可见粒子的运动是一等距螺旋运动.再用洛伦兹力演示仪演示［出示投影课本例题］如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1射入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上。(1)粒子进入磁场时的速率；(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。解：

7、（1）粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即由此可得v=。（2）粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供，即qvB=m所以粒子的轨道半径为r=mv/qB=［教师讲解］r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝，而且这些个量中，u、B、r可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷或算出质量。例题在处理上，可以让学生自己处理，教师引导总结。为了加深对带电粒子在磁场中的运动规律的理解，可以补