高中物理 第三章 磁场 3.5 研究洛伦兹力 3.6 洛仑兹力与现代技术教案 粤教版选修3-1-粤教版高二选修3-1物理教案VIP免费

3.5研究洛伦兹力3-6、洛仑兹力与现代技术知识与能力目标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垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动3．推导半径，周期公式并解决相关问题道德目标培养学生热爱科学，探究科学的价值观教学重点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。教学难点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件对周期公式和半径公式的定性的理解。教学方法在教师指导下的启发式教学方法教学用具电子射线管，环行线圈，电源，投影仪，教学过程一引入新课复习：1当带电粒子以速度v平行或垂直射入匀强磁场后，粒子的受力情况；2回顾带电粒子垂直飞入匀强电场时的运动特点，让学生猜想带电粒子垂直飞入匀强磁场的运动情况。二．新课1．带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹（板书）提问：①f洛在什么平面内？它与v的方位关系怎样？②f洛对运动电荷是否做功？③f洛对运动电荷的运动起何作用？④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？通过学生的回答，展开讨论，自己得出正确的答案，强化前面所学知识——洛仑兹力产生条件，洛仑兹力大小、方向的计算和判断方法。结论：（板书）①带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度v与磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都在同一垂直磁场的平面内，所以粒子只能在该平面内运动。②洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒定的，这时洛仑兹力的大小f=Bqv也是恒定的。③洛仑兹力对运动粒子不做功。④洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，因此粒子的运动一定是匀速圆周运动。2．带电粒子在磁场中运动的轨道半径提问：①带电粒子做匀速圆周运动时，什么力作为向心力？F心=f洛=Bqv（1）②做匀速圆周运动的物体所受的向心力F心与物体质量m、速度v和半径r的关系如何？F心=mv2／r（2）进而由学生自己推出讨论：①粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的速度垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？③速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？④在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？3．带电粒子在磁场中的运动周期提问：①圆周长与圆半径有何关系？周长=2πr②圆周运动的周期与周长和速率的关系如何？③推出带电粒子在磁场中的周期讨论：①带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小与哪些因素有关？关系如何？②同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？③速率不同、质量也不同的两带电粒子进入同一磁场做圆周运动，若它们的周期相同，则它们相同的物理量还有哪个？例1：一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速率为v，它在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，求轨道半径有多大？由得可知速度越大，r越大。周期呢？由得与速度半径无关。实验：改变速度和磁感强度观测半径r。4．质谱仪同的速度垂直进入同一匀强磁场，如图4，求它们运动的轨道半径之比是多少？别有：以上装置就是质谱仪，它可以很方便地帮助我们发现一些元素的同位素，或计算一些带电粒子的质量或荷质比。结论：1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。例1：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为Ｕ的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，最后打到照相底片Ｄ上求：（１）求粒子进入磁场时的速率（２）求粒子在磁场中运动的轨道半径解：由动能定理得：qU=mv2/2,解得：粒子在磁场中做匀速圆周运动得半径为：R＝mv/qB=m/qB=例2、质谱仪原理如图2所示，a为粒子加速器，电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为...