2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 》教案11 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 》教案11 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo) l．理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動． 2．會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題． 3．知道質(zhì)譜儀的工作原理． 二．難點(diǎn)重點(diǎn) 1、帶電粒子垂直射人勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動半徑和運(yùn)動周期． 2、確定垂直射人勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動． 三．主要教學(xué)過程 引入新課： 上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運(yùn)動時(shí)，會受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們

2、來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動的？ 新課教學(xué)： 粒子為什么做勻速圓周的運(yùn)動？ （1）演示：P153實(shí)驗(yàn)。 （2實(shí)驗(yàn)觀察：當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強(qiáng)磁場方向垂直時(shí)，粒子的運(yùn)動軌道是圓． （3）運(yùn)用力學(xué)知識分析： 當(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時(shí)，重力可以忽略不計(jì)（請同學(xué)們討論），只受洛侖茲力作用 洛侖茲力方向和速度方向在同一個(gè)平面內(nèi)，所以粒子只能在這個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動 由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對帶電粒子不做功，粒子的速度大小不變，再由可知，洛侖茲力的大小不變，所以粒子作勻速圓周運(yùn)動． 2、粒子運(yùn)動的軌道半徑和周期公式 推導(dǎo)帶電粒

3、子的運(yùn)動半徑和周期公式．f=qvB=F向 經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運(yùn)動半徑，運(yùn)動周期． 運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識理解，當(dāng)粒子運(yùn)動速度較大時(shí)，粒子要做離心運(yùn)動，其運(yùn)動半徑增大，所以速度大，半徑也大；當(dāng)磁場較強(qiáng)時(shí)，運(yùn)動電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運(yùn)動，其運(yùn)動半徑減小，所以茲感應(yīng)強(qiáng)度大，半徑小．由于帶電粒子運(yùn)動速度大時(shí)，其運(yùn)動半徑大，運(yùn)動軌跡也長，可以理解粒子運(yùn)動的周期與速度的大小和軌道半徑無關(guān)． 【例題】 1.一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動周期為2π×10-5s.已知勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T，則該粒子的質(zhì)量與其電量的比值為 (A) 1.25×10-6kg/C； (B

4、) 8.0×10-6kg/C； (C) 4.8×10-6kg/C； (D) 4.0×10-6kg/C 2．如下圖所示，在正方形abcd范圍內(nèi)，有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電子各以不同的速率，都從a點(diǎn)沿ab方向垂直磁場方向射入磁場，其中速率為v1 的電子從c點(diǎn)沿bc射出，速率為v2的電子從d點(diǎn)沿cd方向射出。不計(jì)重力，兩電子（ ） （A）速率之比v1/v2=2 （B）在磁場中運(yùn)行的周期之比T1/T2=1/2 （C）在磁場中運(yùn)行的時(shí)間之比 t1/t2=1/2 （D）動量大小之比p1/p2=1

5、3．同一種帶電粒子以不同的速度垂直射人勻強(qiáng)磁場中，其運(yùn)動軌跡如圖所示，則可知： （1）帶電粒子進(jìn)人磁場的速度值有幾個(gè)？ （2）這些速度的大小關(guān)系為 ． （3）三束粒子從0點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為 ． 4．邊長為的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有如圖所示的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一束電子在a處沿著ab方射入.設(shè)電子質(zhì)量為m、電量為e.那么在磁場中電子運(yùn)動的最長時(shí)間為 ，能在cd邊長射出磁場的電子中具有的最大速度值為 . 4質(zhì)譜儀 請同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理． 小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場運(yùn)動的情況，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動．并根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得出粒子運(yùn)動的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個(gè)具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀． 但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速四周運(yùn)動． 作業(yè)：P156、1。2。3