带电粒子在匀强磁场中的运动教案

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1、精品文档带电粒子在匀强磁场中的运动教案3.带电粒子在匀强磁场中的运动三维教学目标1、知识与技能理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，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；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，知道它们与哪些因素有关；了解回旋加速器的工作原理。2、过程与方法：通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。、情感、态度与价值观：新与应用历程。教学重点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。教学难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。教学方法：教学用具：教学过程：引入新课提问1：

2、什么是洛伦兹力？答提问2答：f=qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，°时，f=0。2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创20/20精品文档教师：进行新课1、带电粒子在匀强磁场中的运动介绍洛伦兹力演示仪，如图3.6-1所示。引导学生预测电子束的运动情况。不加磁场时，电子束的径迹；加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。演示：学生观察实验，验证自己的预测是否正确。现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作

3、用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网磁场，电子的径迹变弯曲成圆形。磁场越强，径迹的半径越小；电子的出射速度越大，径迹的半径越大。指出：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用，洛伦兹力只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。因此，洛伦兹力对粒子不做功，不能改变粒子的能量。洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了向心力的作用。所以，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。问题1带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？一带电量为q，质量为m2

4、016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创20/20精品文档，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？如图3.6-2所示。推导v2qvB=mr由此得出：r2?mT=??②qB总结：验观察的结果是一致的。由②式可知，粒子运动的周期与粒子的速度大小无关。磁场越强，周期越短。教师：介绍带电粒子在汽泡室运动的径迹照片，让学生了解物理学中研究带电粒子运动的方法3.6-3。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网让学生了解质谱仪在科学研究中的作用。2、回旋加速器结构人们为探索原子核内部的构造，需要用能量很高的带电粒子去轰击原子核

5、，如何才能使带电粒子获得巨大能量呢？如果用高压电源形成的电场对电荷加速，由于受到电源电压的限制，粒子获得的能量并不太高。美国物理学家劳伦斯于1932年发明了回旋加速器，巧妙地利用较低的高频电源对粒子多次加速使之获得巨大能量，为此在1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。那么回旋加速器的工作原理是什么呢？2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作–独家原创20/20精品文档原理首先，在狭缝A′A′与AA之间，有方向不断做周期变化的电场，其作用是当粒子经过狭缝时，电源恰好提供正向电压，使粒子在电场中加速。狭缝的两侧是匀强磁场，其作用是当被加速后的粒子射入磁场后，做圆运动，

6、经半个圆周又回到狭缝处，使之射入电场再次加速。其次，粒子在磁场中做圆周运动的半径与速率成正比，随着每次加速，半径不断增大，而粒子运动的周期与半径、速率无关，所以每隔相相同的时间回到狭缝处，只本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网要电源以相同的周期变化其方向，就可使粒子每到狭缝处刚好得到正向电压而加速。3、课堂小节4、实例探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动例1：一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率v经过小孔O度B求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是??2016全新精品资料

7、-全新公文范文-全程指导写作–独家原创20/20精品文档qBt。m解析：A．2πr/3v0C．πr/3v0B．2D．πr/3v0πr/3v0解析：首先通过已知条件找到所对应的圆心O′，由图可知θ=60°，得t=60??m?T?，但题中已知条件不够，没有此选项，必须另想办法找规律表示t，0?3qB本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网由圆周运动和vR??。其中R为AB弧所对应的轨道半径，由图中ΔOO′A可得vR=r，所以t=r×π/3r0，D选项正确。答案：D例3：电子自静止开始经M、N板间的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的