最新带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计VIP专享VIP免费

教学设计课题名称：带电粒子在匀强磁场中的运动学科年级：一、教学内容分析本节内容是磁场中的重点内容。在多媒体课件的演示下，学生很容易理解带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动，轨道半径和周期也不难明白，但更重要的是让学生注重了解过程，抓住解决这类问题的关键。物理教材版本：人教版二、教学目标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，并会用它们解答有关问题。知道质谱仪的工作原理。4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。三、教学重难点教学重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题。教学难点：带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因；带电粒子在有界磁场中的运动，找出相应的几何关系。四、学习者特征分析这节内容主要是使学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的情况及其成因。有洛伦兹力演示仪和动画课件的辅助，学生大体理解带电粒子是做匀速圆周运动，轨道半径和周期也不难明白，但更多的是让学生了解过程、细节，如每时每刻洛伦力兹力与粒子速度都是垂直关系，这往往是解决带是粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动综合性问题的突破口。五、教学过程教师活动一，复习引入：如图所示，当带电粒子q以速度v分别垂直进入匀强电场和匀强磁场中，它们将做什么运动？（如图1所示）预设学生活动回答：平抛和匀速圆周运动．在这里不管学生回答正确与错误，继续追问：为什么？引导学生思考，自己得出正确答案．设计意图提出问题：引发学生思考，为后面的教学抛砖引玉二、新课讲授：1、用洛伦兹力演示仪观察电子的轨迹(1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是直线．(2)加上匀强磁场时，让电子束垂直射入磁场，观察到的电子径迹是圆周．(3)保持电子的出射速度不变，改变磁场的磁感应强度，发现磁感应强度变大，圆形径迹的半径变小．(4)保持磁场的磁感应强度不变，改变电子的出射速度，发现电子的出射速度越大，圆形径迹的半径越大．结论：(1)轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，则有qvB＝mv2r，得到轨道半径r＝mvqB.(2)周期：由轨道半径与周期之间的关系T＝2πrv可得周期T＝2πmqB.(1)当带电粒子以速度v平行于磁场方向进入匀强磁场后，粒子所受洛伦兹力为零，所以粒子将以速度v做匀速直线运动．(2)当带电粒子以一定的速度垂直进入磁场时做圆周运动，且圆周运动的半径与磁场的强弱及粒子的入射速度有关．2、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动如图所示，带电粒子以速度v垂直磁场方向入射，在磁场中做匀速圆周运动，设带电粒子的质量为m，所带的电荷量为q，求轨道半径和周期？3、质谱仪1．结构：质谱仪由静电加速电极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成．(如图)2．原理：(1)粒子源及加速电场：使带电粒子获得速度v进入速度选择器，v＝2qUm).(2)速度选择器：只有做匀速直线运动的粒子才能通过，即qE＝qvB1，所以v＝EB1.(3)偏转磁场及成像显示装置：粒子源产生的粒子在进入加速电场时的速度很小，可以认为等于零，则加速后有qU＝12mv2，所以v＝2qUm).4、回旋加速器(1)构造：①粒子源；②两个D形盒；③匀强磁场；④高频电源；⑤粒子引出装置；⑥真空容器．(2)回旋加速器原理：带电粒子在D形盒中只受洛伦兹力的作用而做匀速圆周运动，运动半周后带电粒子到达D形盒狭缝，并被狭缝间的电场加速，加速后的带电粒子进入另一D形盒，由粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的半径公式r＝mvBq知，它运动的半径将增大，由周期公式T＝2πmqB可知，其运动周期与速度无关，即它运动的周期不变，它运动半个周期后又到达狭缝再次被加速，如此继续下去，带电粒子不断地被加速，在D形盒中做半径逐渐增大，但周期不变的圆周运动．(4)带电粒子的最终能量：由r＝mvqB得，当带电粒子的运动半径最大时，其速度也最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能Em＝q2B2R22m.可见，要提高加速粒子的最终能量，应尽可能增大磁感应强度B和D形盒的半径R.三、小结带电粒子垂直进入匀强磁场时，受到一个大...