2019-2020年高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教案3 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理《磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力》教案3 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識(shí)方面的要求： ①了解什么是洛侖茲力。 ②明確通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力是其中運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。 ③掌握判斷洛侖茲力方向的法則。 ④能夠推導(dǎo)計(jì)算洛侖茲力大小的公式（f=qvBsinθ）。 2．通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)并驗(yàn)證帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的受力情況，借此培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析問(wèn)題的能力。 3．引導(dǎo)學(xué)生用分析、猜想、實(shí)驗(yàn)（觀察）、理論驗(yàn)證的科學(xué)方法探求新知識(shí)，增強(qiáng)他們的能力。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)使學(xué)生理解安培力產(chǎn)生的根本原因是運(yùn)動(dòng)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的作用，并掌握計(jì)算洛侖茲力的大小、判斷洛侖茲力方向的方法。 2．推導(dǎo)洛侖茲力大小的計(jì)算公式（f=qvBsinθ）有些抽象，學(xué)生不易認(rèn)識(shí)和理解，是教學(xué)的難點(diǎn)，應(yīng)加以注意。 三、教具 感應(yīng)圈、機(jī)械效應(yīng)陰極射線管、直進(jìn)陰極射線管、馬蹄形磁鐵。 四、主要教學(xué)過(guò)程 （一）復(fù)習(xí)引入新課 如圖1所示，AB導(dǎo)體桿的兩端分別用細(xì)線懸掛于O1、O2兩點(diǎn)，AB導(dǎo)體桿處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。提問(wèn)：當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，原本處于靜止?fàn)顟B(tài)的導(dǎo)體桿狀態(tài)將如何？通電直導(dǎo)線在垂直于自身的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)受到安培力的作用。依據(jù)左手定則，AB導(dǎo)體桿受到一個(gè)垂直黑板向外的安培力，因此AB導(dǎo)體桿將向黑板外的方向運(yùn)動(dòng)。 （二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 1．分析 那么，安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么呢？開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)關(guān)系到導(dǎo)體桿是否受到安培力。開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)到底有什么本質(zhì)上的不同？ 開(kāi)關(guān)閉合后，AB中有定向移動(dòng)的電荷，此時(shí)AB導(dǎo)體桿受到安培力。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，AB中沒(méi)有定向移動(dòng)的電荷，AB導(dǎo)體桿不受安培力。 2．猜測(cè) 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)力，安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力的宏觀體現(xiàn)。 3．實(shí)驗(yàn)（觀察） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)我們的猜測(cè)。因此，必須先提供運(yùn)動(dòng)電荷和磁場(chǎng)。此外，如何顯示帶電粒子的運(yùn)動(dòng)也是需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。 解決方案：感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓，加在機(jī)械效應(yīng)陰極射線管上可觀察到葉輪發(fā)光并轉(zhuǎn)動(dòng)。若高壓反向，則葉輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣的方法得到帶負(fù)電的粒子流——陰極射線。 用改進(jìn)的裝置，直進(jìn)陰極射線管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。介紹儀器結(jié)構(gòu)后，外加高壓，出現(xiàn)一條亮線。加外部磁場(chǎng)并觀察現(xiàn)象：亮線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。猜測(cè)得到驗(yàn)證。亮線表示的是帶負(fù)電粒子流的運(yùn)動(dòng)軌跡，在外部磁場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，表明其有加速度，進(jìn)一步判定帶負(fù)電粒子受到力的作用。 改變磁場(chǎng)的方向，觀察磁場(chǎng)力的方向。研究磁場(chǎng)方向與磁場(chǎng)力方向的關(guān)系并檢驗(yàn)左手定則是否適用。 4．理論推導(dǎo) 洛侖茲力：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受到的力叫做洛侖茲力。 依據(jù)安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力的宏觀體現(xiàn)，可利用安培力計(jì)算單個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛侖茲力的大小f。 在恒定電流中，自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)可視為速度為v的勻速運(yùn)動(dòng)，引入 分析：截取兩橫截面A和B，當(dāng)AB導(dǎo)體桿中流過(guò)恒定電流I時(shí)，經(jīng)歷時(shí)間t0，則有N個(gè)帶電量為q的粒子通過(guò)A截面且必定有相同的N 即洛侖茲力的大小等于帶電粒于的電量q、電荷的速度大小v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間夾角θ的正弦sinθ的乘積。在q、v保持不變的前提下，洛侖茲力的大小隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以及速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向間夾角θ的變化而變化。θ=90即速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，洛侖茲力最大；θ=0或θ=180即速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向在一條直線上，電荷受到的洛侖茲力最小，等于零。 5．幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) ①公式f=qvBsinθ中， q、v、 B、θ的含義。 q：帶電粒子所帶電量的絕對(duì)值。 v：帶電粒子運(yùn)動(dòng)的速率。 B：磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。 θ：帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向夾角。 ②應(yīng)用左手定則判斷方向時(shí)必須讓磁感線穿入手心，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，此時(shí)拇指所指的方向才是洛侖茲力的方向。若帶電粒子所帶電性為正，四指指向就是帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向；若帶電粒子電性為負(fù)，四指指向粒子運(yùn)動(dòng)的相反方向。 （三）課堂小結(jié) 本節(jié)課主要研究了一種新型的力——洛侖茲力。我們知道一切磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷間通過(guò)磁場(chǎng)的作用——磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。洛侖茲力恰恰是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)所受到的作用。它的方向仍然服從左手定則，它的大小用公式f=qvBsinθ計(jì)算。安培力實(shí)際上是大量規(guī)律運(yùn)動(dòng)的帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。 例1：如圖3所示，某一帶電粒子垂直射入一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，試判斷帶電粒子的電性。（負(fù)） 例2：有一束粒子，其中有正電性的、負(fù)電性的還有不帶電的粒子，如何區(qū)分開(kāi)它們？（通過(guò)一垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向的磁場(chǎng)） 五、說(shuō)明 洛侖茲力與重力、彈力及摩擦力相比是比較抽象的，理解上也有一定的難度。直接指出該力的產(chǎn)生原因再進(jìn)行推導(dǎo)，最后由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證也完全可以。然而考慮到該力的抽象性，從已知的安培力產(chǎn)生的本質(zhì)原因入手，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題會(huì)使學(xué)生更容易接受洛侖茲力大小計(jì)算式（f=qvBsinθ）的推導(dǎo)體現(xiàn)了物理與數(shù)學(xué)兩門(mén)學(xué)科密切的關(guān)系，善于利用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題是學(xué)好物理必不可少的前提條件之一。整體教學(xué)過(guò)程安排的設(shè)想是為了培養(yǎng)學(xué)生用分析、猜想、實(shí)驗(yàn)（觀察）、理論驗(yàn)證的科學(xué)方法探求新知識(shí)的能力。 磁場(chǎng)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用教案 一、教學(xué)目標(biāo) 1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握左手定則，并能熟練地用左手定則判斷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力——洛侖茲力的方向。 2．理解安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。 3．根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用和電流強(qiáng)度的知識(shí)推導(dǎo)洛侖茲力的公式f=Bqv，并掌握該公式的適用條件。 4．熟練地應(yīng)用公式f=Bqv進(jìn)行洛侖茲力大小的計(jì)算。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)是洛侖茲力方向的判斷方法左手定則和洛侖茲力大小計(jì)算公式的推導(dǎo)和應(yīng)用。 2．因電荷有正、負(fù)兩種，在用左手定則判斷不同的電荷受到的洛侖茲力方向時(shí)，要強(qiáng)調(diào)四指所指方向應(yīng)是正電荷的運(yùn)動(dòng)方向或負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)的反方向。 3．洛侖茲力計(jì)算公式的推導(dǎo)是難點(diǎn)之一，這要從概念上講解清楚。 三、教具 感應(yīng)圈、低壓直流電荷（學(xué)生電源或蓄電池）、陰極射線管，蹄形永久磁鐵、導(dǎo)線若干。 四、主要教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課 1．設(shè)問(wèn)：我們已經(jīng)掌握了磁場(chǎng)對(duì)電流存在力的作用、安培力的產(chǎn)生條件和計(jì)算方法，那么磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否也有力的作用呢？ 回答：有。 2．實(shí)驗(yàn)： 演示電子束在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，讓同學(xué)注意當(dāng)改變磁場(chǎng)方向時(shí)，電子束的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變。 （二）教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 1．洛侖茲力（板書(shū)） 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生思考：電子束在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象揭示了什么？ 定義：磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷存在著力的作用，我們把它稱(chēng)做洛侖茲力。 2．洛侖茲力產(chǎn)生的條件（板書(shū)） 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，師生共同得出。 結(jié)論：電荷電量q≠0，電荷運(yùn)動(dòng)速度v≠0，磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷速度的垂直分量B⊥≠0，三個(gè)條件必須同時(shí)具備。在這里教師進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到磁場(chǎng)力的作用最大，教材只要求學(xué)生掌握這種情況。 3．洛侖茲力方向的判斷：（板書(shū)） 進(jìn)一步觀察電子束垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)，并改變磁場(chǎng)方向。在黑板上作圖表示，讓同學(xué)找出一種判斷方法。也可聯(lián)系安培力方向的判斷推理確定洛侖茲力方向的判斷方法——左手定則。 結(jié)論：洛侖茲力的方向判斷也遵循左手定則。 4．洛侖茲力的大?。ò鍟?shū)） 師生共同討論得出。 提問(wèn)：（1）如何用（單位體積內(nèi)含的運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)n，每個(gè)電荷電量為q，電荷的平均定向移動(dòng)速率是v，導(dǎo)線的橫截面積是S）n、q、v、S來(lái)表示通電導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度I？ 教師畫(huà)圖點(diǎn)撥，學(xué)生自己討論得出 （2）如何從合力的觀點(diǎn)出發(fā)用洛侖茲力f來(lái)表達(dá)安培力F的值？（當(dāng)通電導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)時(shí)） 教師點(diǎn)撥，學(xué)生自己討論得出 F=LIB=Mf……②（N為導(dǎo)線中電荷總數(shù)） （3）讓學(xué)生自己根據(jù)上面二個(gè)式子推出一個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的洛侖茲力的大小。 ①代入②式：LnvSqB=Nf N=nLS f=Bqv （4）提問(wèn)：f=Bqv的適用條件是什么？ 答：當(dāng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，它所受的洛侖茲力f=Bqv。 （三）小結(jié) 安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷q以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，它受到的洛侖茲力f=Bqv。洛侖茲力的方向由左手定則來(lái)判斷。 當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速度平行于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)中，電荷不受洛侖茲力作用。 （四）課堂練習(xí) 1．如圖所示，運(yùn)動(dòng)電荷電量為q=210-8C，電性圖中標(biāo)明，運(yùn)動(dòng)速度v=4103m／s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T，求電荷受到的洛侖茲力的大小和方向。 可以讓六位同學(xué)上黑板上每人演算一小題，寫(xiě)出公式計(jì)算洛侖茲力的大小，并標(biāo)明電荷受力方向。 2．當(dāng)一帶正電q的粒子以速度v沿螺線管中軸線進(jìn)入該通電螺線管，若不計(jì)重力，則 [ ] A．帶電粒子速度大小改變； B．帶電粒子速度方向改變； C．帶電粒子速度大小不變； D．帶電粒子速度方向不變。 五、說(shuō)明 1．本節(jié)教材的重點(diǎn)是洛侖茲力產(chǎn)生的條件，洛侖茲力的大小和方向，難點(diǎn)是公式f=Bqv的推導(dǎo)，為突出重點(diǎn)和難點(diǎn)，該節(jié)內(nèi)容不涉及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡等問(wèn)題。 2．嚴(yán)格說(shuō)，洛侖茲力的大小等于電荷電量q、電荷速率v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B以及v和B間夾角θ的正弦sinθ的乘積。當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)速率方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，電荷受洛侖茲力最大，f=Bqv；當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向一致時(shí)，電荷受洛侖茲力最小，等于零。因教材只要求學(xué)生掌握后兩種情況的判斷和計(jì)算，所以教案中只推導(dǎo)出θ=90時(shí)的洛侖茲力f=Bqv。 3．洛侖茲力屬于微觀力學(xué)范疇，充分利用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從感性知識(shí)入手，激發(fā)學(xué)生的興趣，在講解重點(diǎn)知識(shí)時(shí)，分步運(yùn)用觀察實(shí)驗(yàn)、提問(wèn)、思考、講解、推導(dǎo)等手段，讓同學(xué)在積極參與的過(guò)程中理解和掌握本節(jié)知識(shí)內(nèi)容。 磁場(chǎng)帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)教案 一、教學(xué)目標(biāo) 1．在物理知識(shí)方面： （1）理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為什么會(huì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 （2）掌握帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式與周期公式及其推導(dǎo)過(guò)程。 （3）了解回旋加速器的工作原理，加深對(duì)半徑公式與周期公式的理解。 2．在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的分析，逐步得出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及通過(guò)讓學(xué)生推導(dǎo)半徑公式、周期公式等教學(xué)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力，體會(huì)如何用已學(xué)知識(shí)來(lái)探討研究新問(wèn)題。 3．通過(guò)對(duì)回旋加速器的介紹，開(kāi)闊學(xué)生眼界，了解物理學(xué)知識(shí)在高新科技領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣。 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的分析及觀察演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生得出帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)論是本節(jié)重點(diǎn)之一。 r 徑與周期T與哪些因素有關(guān)是本節(jié)又一重點(diǎn)。 3．“回旋加速器”是選修內(nèi)容，電場(chǎng)、磁場(chǎng)在回旋加速器中的作用，電場(chǎng)變化周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓運(yùn)動(dòng)的周期之間的關(guān)系是這部分教學(xué)的難點(diǎn)。 三、教具 1．ZJ82－B型洛侖茲力演示儀。 2．掛圖：回旋加速器工作原理圖。 四、主要教學(xué)過(guò)程 1．提出問(wèn)題，引入新課 提問(wèn)（1）：如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶負(fù)電的粒子以速度v垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)電荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？ 總結(jié)學(xué)生的回答：運(yùn)動(dòng)電荷受到洛侖茲力f的作用，作用力的方向與速度方向垂直，力的方向與速度方向在同一平面內(nèi)，作用力的大小f=Bqv。 提問(wèn)（2）：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力對(duì)電荷的運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生什么樣的作用？ 總結(jié)學(xué)生的回答：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力使電荷沿力的方向產(chǎn)生與速度方向垂直的加速度，這個(gè)加速度將使電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變。 提問(wèn)（3）：洛侖茲力會(huì)不會(huì)使電荷速度大小發(fā)生改變？為什么？ 總結(jié)學(xué)生的回答：不會(huì)，因?yàn)槁鍋銎澚Ψ较蚩偸桥c速度方向垂直，所以洛侖茲力對(duì)電荷不做功，電荷的動(dòng)能不變，所以速度大小不變。 這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)由于洛侖茲力f=Bqv，當(dāng)v的大小不變，f的大小也不會(huì)變。 提問(wèn)（4）：電荷在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的洛侖茲力有什么特點(diǎn)，在這樣的力的作用下電荷會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)？ 總結(jié)學(xué)生的回答：電荷在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中洛侖茲力的大小恒定，方向時(shí)刻與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，這個(gè)力與物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力所起的效果完全相同，因此帶電粒子將在垂直磁場(chǎng)方向的某平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2所示。 以上是通過(guò)理論分析得出的結(jié)論，下面用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下。 2．演示帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng) （1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)原理，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)是由兩個(gè)平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的，改變環(huán)形電流的強(qiáng)度可以改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。 （2）演示帶電粒子在電場(chǎng)中被加速后的直線運(yùn)動(dòng)軌跡。 （3）演示當(dāng)建立與速度方向垂直的磁場(chǎng)后，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面與磁場(chǎng)方向的關(guān)系。 （4）改變加速電場(chǎng)的電壓，觀察粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑發(fā)生什么樣的變化；改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，觀察圓周運(yùn)動(dòng)的半徑發(fā)生什么樣的變化。 通過(guò)以上教學(xué)過(guò)程可以使學(xué)生得出結(jié)論：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在洛侖茲力的作用下，帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 下面根據(jù)演示中觀察到圓半徑會(huì)因某些因素變化而改變的現(xiàn)象，進(jìn)一步討論圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與周期。 3．圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與周期公式（這部分教學(xué)以學(xué)生自己推導(dǎo)為主） （1）圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式 首先讓學(xué)生回憶當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力與物體速度、圓半徑之間有關(guān)系式 然后引導(dǎo)學(xué)生思考：帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰(shuí)提供的？其大小與什么有關(guān)？讓學(xué)生自己推導(dǎo)得出： 老師總結(jié)：帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、粒子質(zhì)量m、電量q及運(yùn)動(dòng)速率的大小有關(guān)；并對(duì)演示實(shí)驗(yàn)中半徑變化原因做出解釋。 （2）周期公式 讓學(xué)生思考：如果知道了圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及粒子的速率，如何求出粒子轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，即圓周運(yùn)動(dòng)的周期？使學(xué)生自己推導(dǎo)得出 老師可提醒學(xué)生注意，雖然推導(dǎo)T時(shí)涉及了半徑r與速率v，但最后結(jié)果中T的大小與r、v都無(wú)關(guān)。 例：已知?dú)浜伺c氦核的質(zhì)量之比m1∶m2=1∶4，電量之比q1∶q1=1∶2，當(dāng)氫核與氦核以相同的動(dòng)量，垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)后，分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則氫核與氦核半徑之比r1∶r2=______，周期之比T1∶T2=______。若它們以相同的動(dòng)能射入磁場(chǎng)后，其半徑之比r′1∶r′2=______，周期之比T′1∶T′2=______ 由于周期只與B、m、q有關(guān)，與v、r無(wú)關(guān)，所以 4．介紹回旋加速器的工作原理 在現(xiàn)代物理學(xué)中，人們?yōu)樘剿髟雍藘?nèi)部的構(gòu)造，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電場(chǎng)對(duì)電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高。美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對(duì)粒子多次加速使之獲得巨大能量，為此在1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。那么回旋加速器的工作原理是什么呢？ 學(xué)生自己閱讀教材。 展示掛圖（圖3）。 可根據(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(shí)應(yīng)使學(xué)生明白下面兩個(gè)問(wèn)題： （1）在狹縫A′A′與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場(chǎng)，其作用是當(dāng)粒子經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場(chǎng)中加速。狹縫的兩側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其作用是當(dāng)被加速后的粒子射入磁場(chǎng)后，做圓運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)圓周又回到狹縫處，使之射入電場(chǎng)再次加速。 （2）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運(yùn)動(dòng)的周期與半徑、速率無(wú)關(guān)，所以每隔相 就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。 老師還可向?qū)W生介紹回旋加速器的局限性以及當(dāng)前各類(lèi)加速器的性能及北京郊區(qū)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的有關(guān)情況。