35洛伦兹力的应用教案（教科版选修3-1）

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1、洛伦兹力的应用敘歩教法分析明课标分条解读现“数法教学助教区*（教师用书独具）•课标要求1.了解电子束的磁偏转原理.2.了解电子束的偏转在科学技术中的应用.3.认识电磁现象的研究在社会发展屮的作用.•课标解读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，粒子在匀强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.4.通过讲述带电粒子在科技、生产与生活屮的典型应用，培养热爱科学、致力于科学研究的价值观.•教学地位本节知识是高考命题的热点和重点，质谱仪，冋旋加速器等问题，高考屮常以选择题的形式考

2、查，带电粒子在复合场中的运动与控制问题，常以计算压轴题的形式考查.救歩方案设计没敎第涼41细解导“邨素”教案设计区I（教师用书独具）•新课导入建议我们通过上节课的学习，已经知道洛伦兹力对电荷永不做功，但洛伦兹力可以用来控制粒子的运动，今天我们就來学习在高科技领域是如何利用洛伦兹力控制带电粒子运动的.•教学流程设计课前预习安排：1.看教材2.填写【课前自主导学】（同学之I'可可进行讨论）步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，检查预习效果（可多提问儿个学生）步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式（除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路）步骤7：师生互动完成“探

3、究3”（方式同完成“探究1”相同）步骤6：师生互动完成“探究2”（方式同完成“探究1”相同）步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解冋旋加速器的问题步骤8：完成“探究4”（重在讲解规律方法技巧）步骤9：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况步骤10：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点解洛伦兹力对粒子不做功.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E磁场中做匀速圆周运动.卜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，B用它们解答有关问题.通过讲述带电粒子在科技、生产与

4、生活中的典型应用，培养热爱自、致力于科学研究的价值观.1.粒子在磁场中做圆周运动的条件.（重点）2.回旋加速器和质谱仪的原理.（重点）3.带电粒子在磁场屮做圆周运动半径的确定及计算.（重点）4.带电粒子在磁场中做圆周运动半径的确定.（难点）自主学习区4利用磁场控制带电粒子运动1•基本知识0’图3—5—1如图3—5—1所示为一具有圆形边界、半径为厂的匀强磁场，磁感应强度大小为&一个初速度大小为％的带电粒子5,q)沿该磁场的直径方向从P点射入，在洛伦兹力作用下从Q点离开磁场.(1)可以证明，该粒子离开磁场时速度方向的反向延长线必过圆心0.(2)设粒子离开磁场时的速度方向与进入磁场时相比偏

5、转了。角，则由图中几何关系可以看出tan字詁瓷可见，对于一定的带电粒子(加，9一定)，可以通过调节E和並的大小來控制粒子的偏转角度0.(3)利用磁场控制带电粒子的运动方向的特点是：只能改变粒子的运动方向而不能改变粒子的速度大小.2•思考判断(1)运动电荷进入磁场后(无其他场)，可能做匀速圆周运动，不可能做类平抛运动.(丿)(2)带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与粒子的质量和速度无关.(X)(3)运动电荷进入磁场后(无其他场)，可能做匀加速直线运动，不可能做匀速直线运动.(X)3.探究交流洛伦兹力的作用效果是什么？【提示】(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小.(2)洛伦兹力总与速

6、度方向垂直，其作用效果是起到了带电粒子做匀速圆周的向心力.质谱仪1•基本知识(1)作用常用来测定带电粒子的比鱼(也叫荷质比)和分析同位素等.(2)原理图及特点如图3-5-2所示，S与&之间为加速电场;S?与S3之间的装置叫速度选择器，它要求E与b垂直且E方向向右时，b垂直纸面向外(若E反向,3也必须反向);S3下方为偏转磁场.图3-5-2(3)工作原理①加速带电粒子进入加速电场后被加速，由动能定理有qU=^tnv2.②速度选择F通过调节E和5的大小，使速度v=~^的粒子进入园区.③偏转qB?mRB?B1B2厶2•思考判断(1)带电粒子的质量与电荷量之比叫做比荷.(X)(2)利用质谱仪

7、可以检测化学物质或核物质屮的同位素和不同成分.(J)(3)通过速度选择器进入偏转磁场中的带电粒子的速度大小均相同.(/)3.探究交流上图中，带电粒子在通过S2、S3Z间做匀速直线运动的条件是什么呢？【提示】带电粒子所受电场力与洛伦兹力平衡，E即qE=quB,0=瓦.回旋加速器1•基本知识构造和原理(1)构造图及特点(如图3-5-3所示)回旋加速器的核心部件是两个D形盒,它们之间接交流电源,整个装置处在与D形盒底面垂克的匀强磁场中.图3-5-3(2)工作原