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高二物理选修3-1 第六节 洛仑兹力与现代技术(1课时)VIP免费

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高二物理选修3-1第六节洛仑兹力与现代技术(1课时)教学目标(一)知识目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,做匀速圆周运动.2、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.3、知道质谱仪的工作原理.(二)能力目标通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程,培养学生严密的逻辑推理能力.(三)德育目标通过学习质谱仪的工作原理,让学生认识先进科技的发展,培养学生对物理的学习兴趣.教学重点带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期.教学难点确定垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动.教学用具演示用特制的电子射线管。教学方法实验、讨论教学步骤(一)复习(二)新授引入:上一节我们学习了洛仑兹力的概念,我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时,会受到大小,方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用,今天我们来研究一下,受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的?进行:1、观察实验:①演示带电粒子在电场中加速后的运动轨迹;②演示当建立了与运动方向垂直的匀强磁场后带电粒子的运动轨迹,引导学生观察做圆周运动所在平面与磁场方向的关系。③改变加速电场的电压,观察粒子圆周运动的半径的变化;改变磁场的强弱,观察粒子运动时半径的变化。2、讨论半径与周期(以学生推导为主)①圆周运动的半径公式:用心爱心专心服务电话:010-82780075∴②周期公式的推导:∴注:周期的大小与半径和速度无关.例1:同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中,其运动轨迹如图所示,则可知(1)带电粒子进入磁场的速度值有几个?(2)这些速度的大小关系为.(3)三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为.例2:当氢核和氦核以相同的动量垂直进入磁场后,分别做匀速圆周运动,则氢核与氦核的半径之比为;周期之比为。若以相同的动能进入磁场,其半径之比为;周期之比为。例3:讨论:速度不同,质量也不同的带电粒子垂直进入同一磁场,若其周期相同,则它们还有哪些量是相同的?3、速度选择器和质谱仪的工作原理⑴速度选择器:将一带正电的粒子q以速度v垂直进入匀强电场,在电场力的作用下将发生偏转.若在匀强电场范围内再加一匀强磁场,使该粒子的运动不发生偏转,则所加的磁场的方向如何?B的大小是多少?∵∴∴引出速度选择器:只有满足的粒子才能通过速度选择器.讨论:若将一个能通过某速度选择器的正电荷换成一个电量相同的负电荷,速度不变,还能通过该速度选择器吗?⑵质谱仪首先请同学们阅读课本上例题的分析求解过程,然后组织学生讨论质谱仪的工作原理.(三)小结:本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况,经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动.并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式.最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪.用心爱心专心服务电话:010-82780075但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时,带电粒子将不再是作匀速圆周运动.(四)作业课后训练:关于带电粒子在磁场中的运动周期例1如图所示,正、负电子初速度垂直于磁场方向,沿与边界成θ=30°角的方向射入匀强磁场中,求它们在磁场中的运动时间之比.解析:正电子将沿逆时针方向运动,经过磁场的偏转角为:负电子将沿顺时针方向运动,经过磁场的偏转角为因为正、负电子在磁场中运动的周期相同(),故它们的角速度也相同,根据φ=ωt可知,正、负电子在磁场中运动的时间之比为:关于带电粒子在磁场中的运动轨迹例2如图所示的矩形abcd范围内有垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场,且ab长度为L,现有荷质比为的正高离子在a处沿ab方向射入磁场,求离子通过磁场后的横向偏移y和偏向角φ(设离子刚好从C点飞出).解析:离子作匀速圆周运动从,易知圆心在图中的O处,即a、c两处速度垂线的交点处.横向偏移故有从图中易知偏向角即为圆心角,而用心爱心专心服务电话:010-82780075∴用心爱心专心服务电话:010-82780075

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