高中物理《帶電粒子在勻強電場中的運動》教案12新人教版選修

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 課 題 3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動新授課2課時教 學(xué) 目 標(biāo)（一）知識與技能1、理解洛倫茲力對粒子不做功。2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)。4、了解回旋加速器的工作原理。（二）過程與方法通過帶電粒子在勻強磁場中的受力分析，靈活解決有關(guān)磁場的問題。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新與應(yīng)用歷程。 教學(xué)重點、難點教學(xué)重點帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡教學(xué)難點帶電粒子在勻強磁

2、場中的受力分析及運動徑跡教 學(xué) 方 法 實驗觀察法、講述法、分析推理法教 學(xué) 手 段 洛倫茲力演示儀、電源、投影儀、投影片、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 教學(xué)活動（一）引入新課（復(fù)習(xí)提問）（1）什么是洛倫茲力？ （2）帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？（3）帶電粒子垂直磁場方向進(jìn)入勻強磁場時會做什么運動呢？今天我們來學(xué)習(xí)帶電粒子在勻強磁場中的運動。（二）進(jìn)行新課1、帶電粒子在勻強磁場中的運動介紹洛倫茲力演示儀。如圖所示。引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測電子束的運動情況。（1）不加磁場時，電子束的徑跡；（2）加垂直紙面向外的磁場時，電子束的徑跡；（3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應(yīng)強度，電子束的徑跡；（4）保持磁

3、感應(yīng)強度不變，增大或減小出射電子的速度，電子束的徑跡。教師演示，學(xué)生觀察實驗，驗證自己的預(yù)測是否正確。實驗現(xiàn)象：在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場（這個磁場是由兩個平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的），電子的徑跡變彎曲成圓形。磁場越強，徑跡的半徑越?。浑娮拥某錾渌俣仍酱?，徑跡的半徑越大。引導(dǎo)學(xué)生分析：當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，電子受到垂直于速度方向的洛倫茲力的作用，洛倫茲力只能改變速度的方向，不能改變速度的大小。因此，洛倫茲力對粒子不做功，不能改變粒子的能量。洛倫茲力對帶電粒子的作用正好起到了向心力的作用。所以，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂

4、直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。思考與討論：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其軌道半徑r和周期T為多大呢？出示投影片，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)：一帶電量為q，質(zhì)量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？如圖所示。粒子做勻速圓周運動所需的向心力F=m是由粒子所受的洛倫茲力提供的，所以qvB=m由此得出 r= 周期T= 代入式得 T= 由式可知，粒子速度越大，軌跡半徑越大；磁場越強，軌跡半徑越小，這與演示實驗觀察的結(jié)果是一致的。由式可知，粒子運動的周期與粒子的速度大小無關(guān)。磁場越強，周期越短。 介紹帶電粒子在汽泡室運動的徑跡照片，讓學(xué)生了解物理學(xué)中研究帶

5、電粒子運動的方法。 教師引導(dǎo)學(xué)生對結(jié)果進(jìn)行討論，讓學(xué)生了解有關(guān)質(zhì)譜儀的知識。讓學(xué)生了解質(zhì)譜儀在科學(xué)研究中的作用。2、回旋加速器 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，了解各種加速器的發(fā)展歷程，體會回旋加速器的優(yōu)越性。課件演示，回旋加速器的工作原理，根據(jù)情況先由學(xué)生講解后老師再總結(jié)。在講解回旋加速器工作原理時應(yīng)使學(xué)生明白下面兩個問題：（1）在狹縫AA與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場，其作用是當(dāng)粒子經(jīng)過狹縫時，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場中加速。狹縫的兩側(cè)是勻強磁場，其作用是當(dāng)被加速后的粒子射入磁場后，做圓運動，經(jīng)半個圓周又回到狹縫處，使之射入電場再次加速。（2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑與速率

6、成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運動的周期與半徑、速率無關(guān)，所以每隔相相同的時間（半個周期）回到狹縫處，只要電源以相同的周期變化其方向，就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。（四）實例探究OBSvP帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動【例1】一個負(fù)離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應(yīng)強度B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。（1）求離子進(jìn)入磁場后到達(dá)屏S上時的位置與O點的距離。（2）如果離子進(jìn)入磁場后經(jīng)過時間t到達(dá)位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是。 【例2】如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子（不計重力），從A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場中，并從B點射出，AOB=120，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為_A2r/3v0B2r/3v0Cr/3v0Dr/3v0【例3】電子自靜止開始經(jīng)M、N板間（兩板間的電壓為u）的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向