高中物理《带电粒子在磁场中的运动》教案8 新人教版选修3-1

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1、第五节带电粒子在磁场中的运动质谱仪一、教学目标l．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动．2．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．3．知道质谱仪的工作原理．二．难点重点1、带电粒子垂直射人匀强磁场中的运动半径和运动周期．2、确定垂直射人匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动．三．主要教学过程引入新课：上一节我们学习了洛仑兹力的概念，我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时，会受到大小，方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用，今天我们来研究一下，受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的？新课教学：粒子为什么做匀速

2、圆周的运动？（1）演示：P153实验。（2实验观察：当带电粒子的初速度方向与匀强磁场方向垂直时，粒子的运动轨道是圆．（3）运用力学知识分析：当带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时，重力可以忽略不计（请同学们讨论），只受洛仑兹力作用洛仑兹力方向和速度方向在同一个平面内，所以粒子只能在这个平面内运动由于洛仑兹力方向总与速度方向垂直，因而它对带电粒子不做功，粒子的速度大小不变，再由可知，洛仑兹力的大小不变，所以粒子作匀速圆周运动．2、粒子运动的轨道半径和周期公式推导带电粒子的运动半径和周期公式．f=qvB=F向经过推导得出粒子运动半径，运动周期．运用学过的力学知识理解，当粒子运

3、动速度较大时，粒子要做离心运动，其运动半径增大，所以速度大，半径也大；当磁场较强时，运动电荷受洛仑兹力增大，粒子要向心运动，其运动半径减小，所以兹感应强度大，半径小．由于带电粒子运动速度大时，其运动半径大，运动轨迹也长，可以理解粒子运动的周期与速度的大小和轨道半径无关．【例题】1.一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5s.已知匀强磁场的磁感应强度为0.8T，则该粒子的质量与其电量的比值为(A)1.25×10-6kg/C；(B)8.0×10-6kg/C；(C)4.8×10-6kg/C；(D)4.0×10-6kg/C2．如下图所示，在正方形abcd

4、范围内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子各以不同的速率，都从a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中速率为v1的电子从c点沿bc射出，速率为v2的电子从d点沿cd方向射出。不计重力，两电子（）（A）速率之比v1/v2=2（B）在磁场中运行的周期之比T1/T2=1/2（C）在磁场中运行的时间之比t1/t2=1/2（D）动量大小之比p1/p2=13．同一种带电粒子以不同的速度垂直射人匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知：（1）带电粒子进人磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为．（3）三束粒子从0点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为．4．边长为的正方形区域a

5、bcd内有如图所示的匀强磁场，磁感应强度为B，一束电子在a处沿着ab方射入.设电子质量为m、电量为e.那么在磁场中电子运动的最长时间为，能在cd边长射出磁场的电子中具有的最大速度值为.4质谱仪请同学们阅读课本上例题的分析求解过程，然后组织学生讨论质谱仪的工作原理．小结本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况，经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动．并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式．最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪．但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时，带电粒子将不再是作匀速四周运动．作业：P156、1。2。3