《高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、教学设计整体设计教学目标1 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，知道它们与哪些因素有关，并会用它们解答有关问题。(4)知道质谱仪的工作原理。知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。2 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。3 情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。教学重点难点重点： 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆
2、周运动的半径和周期公式， 并能用来分析有关问 题。难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。教学方法实验观察法、讲述法、分析推理法。教学用具洛伦兹力演示仪、电源、投影仪、投影片、多媒体辅助教学设备。教学过程导入新课问题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 =qvBsin，。为电荷运动方向与磁场方向的夹角， 当 仁90时，F=qvB;当0= 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、质谱仪。推进新课【演示】 先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电
3、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。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， 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
4、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/一、X / X Xr y Xi / F7 7 Vx、-一一X X cx X XVX X X XsX X X X(1)求离子进入磁场后到达屏 S上时的位置与 。点的距离。(2)如果离子进入磁场后经过时间 t到达位置P,证明：直线 OP与离子入射方向之间的 夹角。跟t的关系是AqBt。2m解析：(1)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动。设圆半径为r,则据牛顿第二定律可得:2Bqv= my,解得
5、 r=q如图所示，离了回到屏 S上的位置A与O点的距离为：AO = 2rft0,XXXX a x2mv所以AO = D oBq(2)当离子到位置P时，圆心角：a= vt = Bqt因为a= 2 0,所以0= 2m-to例2如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一个带电 粒子(不计重力)，从A点以速度vo垂直磁场方向射入磁场中， 并从B点射出，/ AOB =120, 则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A . 2 兀 r/3vC.兀 r/3vB . 273 兀 r/3oD.小 r r/3v解析：首先通过已知条件找到 AB所对应的圆心 O,由图可知t,由圆周运动和 t=就
6、,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AB RX fllAB- = j。其中R为AB弧所对应的轨道半径，由图中 OO A可得R = T3r,所以t = M3rX兀/3画D选项正确。答案：D例3电子自静止开始经 M、N板间（两板间的电压为 u）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，电子离开磁场时的位置 P偏离入射方向的距离为 L,如图 所示。求匀强磁场的磁感应强度。 （已知电子的质量为 m,电量为e）nn产xx加 UU4iXXXxl O-44Ton北MNI xxxxi:P- d 1 c解析：设电子在M、N间加速后获得的速度为 v,由动能定理得：jmv20
7、=eu2电子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r,则：evB= mv电子在磁场中的轨迹如图，由几何关系得：2M me2L 2mu由 以上二式得： B = -22jpJ e5.布置作业：课本“问题与练习”第 3题。备课资料粒子加速器在中国的发展1955 年中国科学院原子能所建成 700 eV质子静电加速器。1957年前后中国科学院开始研制电子回旋加速器。1958 年中国科学院高能所2.5 MeV质子静电加速器建成。中国第一台回旋加速器建成。清华大学400 keV质子倍压加速器建成。19581959 年清华大学2.5 MeV电子回旋加速器出电子束。1964 年中国科学院高能所30 MeV电子直线
8、加速器建成。1982 年中国第一台自行设计、 制造的质子直线加速器首次引出能量为10 MeV的质子束流，脉冲流达到14 mA。1988 年北京正负电子对撞机实现正负电子对撞。兰州近代物理研究所用于加速器重离子的分离扇形回旋加速器（HIRFL）建成。1989 年北京谱仪推至对撞点上，开始总体检验，用已获得的巴巴事例进行刻度。北京谱仪开始物理工作。中国科技大学设计的我国最早起步的同步辐射加速器建成出光，它由200 MeV电子直线加速器和800 MeV储存环组成。2004 年北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPC n ）第一阶段设备安装和调试工作取得重大进展。同年11月19日16时41分，直线加速器控制室的示波器上显示出的电子束流流强约为 2 A以上 ,标志着 BEPC n直线加速器的改进工作取得一个重要的阶段性成果。2005 年北京正负电子对撞机（BEPC）正式结束运行。投资6.4亿元的北京正负电子对撞机重大改 造工程（BEPC n ）第二阶段一一新的双环正负电子对撞机储存环的改建工程施工正式开始。 新北京正负电子对撞机的性能将是美国同一类装置的37倍，对研究体积为原子核一亿分之一的夸克粒子等基础科研具有重要意义。
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
