《物理63陳公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理63陳公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件（32頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),洛倫茲力旳應(yīng)用,第1頁,(,一,),復(fù)習(xí)引入：,1,、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷作用力,叫做,洛侖茲力,.,2,、,洛倫茲力與安培力關(guān)系：,安培力是洛倫茲力宏觀體現(xiàn)。,洛倫茲力是安培力微觀本質(zhì)。,第2頁,F=qVB (VB,）,F=0 (VB,）,當(dāng),V,與,B,成一角度,時(shí)，,F=qVBsin,4,大小,:,B,F,v,3,方向：左手定則,第3頁,（二）新課教學(xué),假如帶電粒子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，初速度跟磁場(chǎng)方向垂直（如圖所示），粒子在洛侖茲力

2、作用下將做什么運(yùn)動(dòng)？,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)狀況推測(cè)：,垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)電荷受到洛倫茲力不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，并且跟速度方向垂直這就表明，洛倫茲力不對(duì)粒子做功，它不變化粒子速率，只變化速度方向由此推測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)中也許做勻速圓周運(yùn)動(dòng),第4頁,2,試驗(yàn)探究,:,洛倫茲力演示儀,工作原理：由電子槍發(fā)出電子射線可以使管,低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子徑跡。,兩個(gè)平行通電環(huán)形線圈可產(chǎn)生沿軸線方向勻強(qiáng)磁場(chǎng),第5頁,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),觀測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中軌跡,2,試驗(yàn)探究,洛侖茲力演示儀,第6頁,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),觀測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中軌跡,學(xué)生觀測(cè)：,1、沒有加磁

3、場(chǎng)時(shí)或當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向相似時(shí)，做直線運(yùn)動(dòng)。,2、當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng),3、當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向成某一夾角時(shí)，做螺旋,運(yùn)動(dòng)。,2,試驗(yàn)探究,洛侖茲力演示儀,第7頁,v,B,第8頁,3,、帶電粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),v,B,一帶電粒子質(zhì)量為,m,，電荷 量為,q,，,速率為,v,，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度,為,B,，其中,v,與,B,垂直。,（,1,）帶電粒子受到洛倫茲力,（,2,）帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)軌道半徑,（,3,）帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)周期,周期,T,大小與帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速率和半徑無關(guān)。,第9頁,例 如圖 362 所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)

4、強(qiáng)度為 B,0.2 T，方向垂直紙面向里在磁場(chǎng)中 P 點(diǎn)引入一種質(zhì)量為 m,=,2.010,8,kg,、帶電荷量為,q,510,6,C,正粒子，以,v,10 m/s速度垂直于磁場(chǎng)方向開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，,不計(jì)粒子重力，磁場(chǎng)范圍足夠大,(1)請(qǐng)?jiān)趫D上大體畫出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)軌跡,(2)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑和周期為多大？,圖,3,6,2,圖,3,6,3,第10頁,解：,(1),由左手定則可知，正粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中應(yīng)向,P,點(diǎn)上,方偏，軌跡如圖,3,6,3.,(2),由,r,m,v,qB,得,r,0.2,m,2,m,qB,由,T,得,T,0.126 s.,第11頁,C,A,帶負(fù)電，,B,帶

5、正電，,q,A,【觸類旁通】,1兩個(gè)質(zhì)量相等帶電粒子在同一勻速磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng),方向垂直紙面向外，如圖 364 所示，若半徑 RARB12，,速度,v,A,v,B,，則,(,),A,A,帶正電，,B,帶負(fù)電，,q,A,q,B,2,B,A,帶正電，,B,帶負(fù)電，,q,A,2,q,B,q,B,2,D,A,帶負(fù)電，,B,帶正電，,q,A,2,q,B,圖,3,6,4,第12頁,帶負(fù)電；由,R,解析：,粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提,供向心力，一定指向圓心，由左手定則可判斷，,A,帶正電，,B,m,v,qB,，,m,A,m,B,，,v,A,v,B,，可得,q,A,q,B,R,B,R,A,2

6、1，即 qA2qB，B 對(duì)旳,答案：,B,第13頁,一,、,質(zhì)譜儀,1、質(zhì)譜儀是測(cè)量帶電粒子質(zhì)量和分析同位素重要工具,2,、基本原理,將質(zhì)量不等、電荷數(shù)相等帶電粒子經(jīng)同一電場(chǎng)加速再垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于粒子動(dòng)量不一樣樣，引起軌跡半徑不一樣樣而分開，進(jìn)而分析某元素中所含同位素種類,3,、,推導(dǎo),第14頁,1加速原理：運(yùn)用加速電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做正功使帶電粒子動(dòng)能增長，qU=Ek,2直線加速器，多級(jí)加速,如圖所示是多級(jí)加速裝置原理圖：,二、加速器,（一）、直線加速器,第15頁,由動(dòng)能定理得帶電粒子經(jīng)n極電場(chǎng)加速后增長動(dòng)能為：,3,直線加速器占有空間范圍大，在有限空間范圍內(nèi)制造直線加速器受到一定限制

7、,第16頁,（二）、回旋加速器,V,0,V,1,V,2,V,3,V,4,V,5,1、帶電粒子在兩D形盒中回旋周期等于兩盒狹縫之間高頻電場(chǎng)變化周期，粒子每通過一種周期，被電場(chǎng)加速二次,2、將帶電粒子在狹縫之間運(yùn)動(dòng)首尾連接起來是一種初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng),3、帶電粒子每經(jīng)電場(chǎng)加速一次，回旋半徑就增大一次，每次增長動(dòng)能為,所有各次半徑之比為：,4、對(duì)于同一回旋加速器，其粒子回旋最大半徑是相似。,5、回旋加速器出現(xiàn)，使人類在獲得具有較高能量粒子方面前進(jìn)了一 大步，理解其他類型加速器：,直線加速器、同步加速器、電子感應(yīng)加速器、串列加速器、電子對(duì)撞機(jī)等,第17頁,小結(jié)：,回旋加速器運(yùn)用兩D形盒窄縫間電場(chǎng)

8、使帶電粒子加速，運(yùn)用D形盒內(nèi)磁場(chǎng)使帶電粒子偏轉(zhuǎn)，帶電粒子所能獲得最終能量與B和R有關(guān)，與U無關(guān),第18頁,例1：有關(guān)回旋加速器中電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用論述，對(duì)旳是(),A、電場(chǎng)和磁場(chǎng)都對(duì)帶電粒子起加速作用,B、電場(chǎng)和磁場(chǎng)是交替地對(duì)帶電粒子做功,C、只有電場(chǎng)能對(duì)帶電粒子起加速作用,D、磁場(chǎng)作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),CD,第19頁,U,q,S,S,1,x,P,B,例2：質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素重要工具，它構(gòu)造原理如圖，離子源S產(chǎn)生多種不一樣樣正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，抵達(dá)記錄它攝影底片P上，設(shè)離子在P上位置到入口處S1距離為x，可以判

9、斷(),A、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大,B、若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越小,C、只要x相似，則離子質(zhì)量一定相似,D、只要x相似，則離子荷質(zhì)比一定相似,AD,第20頁,1,2,1,2,例3：串列加速器是用來產(chǎn)生高能離子裝置。圖中虛線框內(nèi)為其主體原理示意圖，其中加速管中部b處有很高正電勢(shì)U，a、c兩端均有電極接地（電勢(shì)為零）?，F(xiàn)將速度很低負(fù)一價(jià)碳離子從a端輸入，當(dāng)離子抵達(dá)處時(shí)，可被設(shè)在處特殊裝置將其電子剝離，成為n價(jià)正離子，而不變化其速度大小。這些正n價(jià)碳離子從c端飛出后進(jìn)入一與其速度方向垂直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在磁場(chǎng)中做半徑為R圓周運(yùn)動(dòng)。已知碳離子質(zhì)量為m=2.0

10、10-26kg，U=7.5105V，B=0.50T，n=2，基元電荷e=1.610-19C，求R。,=0.75m,a,b,c,加速管,加速管,a,b,C,加速管,加速管,第21頁,1,2,1,2,解：設(shè)碳離子抵達(dá),b,處時(shí)速度為,v,1,，,從,c,端射出時(shí)速度為,v,2,，由能量關(guān)系得：,mv,1,2,/2=,eU,，,mv,2,2,/2,=,mv,1,2,/2,+,neU,，進(jìn)入磁場(chǎng)后，碳離子做圓周運(yùn)動(dòng)，,R,=,mv,2,/,Bne,，得,=0.75m,a,b,c,加速管,加速管,a,b,C,加速管,加速管,第22頁,三,.,速度選擇器,在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：,1.,速度選擇器只

11、選擇速度，與電荷正負(fù)無關(guān)；,2.,注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向搭配。,第23頁,速度選擇器：,（1）任何一種正交勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)構(gòu)成速度選擇器。,（2）帶電粒子必須以唯一確定速度,（包括大小、方向）才能勻速（或者說,沿直線）通過速度選擇器。否則將發(fā)生,偏轉(zhuǎn)。即有確定入口和出口。,（3）這個(gè)結(jié)論與粒子帶何種電荷、電荷多少都無關(guān)。,v,若速度不不小于這一速度，電場(chǎng)力將不小于洛倫茲力，帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，洛倫茲力也將增大，粒子軌跡既不是拋物線，也不是圓，而是一條復(fù)雜曲線；若不小于這一速度，將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力將做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。

12、,第24頁,練習(xí):在兩平行金屬板間有正交勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一種帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增長，在不計(jì)重力狀況下，可采用措施是：,A.增大粒子射入時(shí)速度,B.減小磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度,C.增大電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度,D.變化粒子帶電性質(zhì),BC,第25頁,四,.,磁流體發(fā)電機(jī),等離子體,即高溫下電離氣體，具有大量帶正電荷和負(fù)電荷微粒，總體是電中性。,第26頁,磁流體發(fā)電機(jī),a,b,L,v,B,R,Eq=Bqv,電動(dòng)勢(shì)：,E=Ea,電流：,I=E/,（,R+r,）,r=,？,流體為：等離子束,目：發(fā)電,第27頁,五、電磁流量計(jì),Bqv=Eq=qu/d,得,v=

13、U/Bd,流量：,Q=Sv=dU/4B,流體為：導(dǎo)電液體,目：測(cè)流量,d,b,a,導(dǎo)電,液體,若管道為其他形狀,如矩形呢?,第28頁,霍爾效應(yīng),Eq=Bqv,I=nqvS,U=Eh,（,U=E,）,流體為：定向移動(dòng)電荷,是一個(gè)現(xiàn)象,h,d,B,I,A,A,第29頁,例6：圖為一種獲得高能粒子裝置。環(huán)行區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外、大小可調(diào)整均勻磁場(chǎng)。質(zhì)量為m，電量為+q粒子在環(huán)中做半徑為R圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔極板。本來電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為+U，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零。粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不停

14、增大，而半徑不變。,（1）t=0時(shí)粒子靜止在A板小孔處，在電場(chǎng)力作用下加速，并繞行第一圈。求 粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得總動(dòng)能EK總,（2）為使粒子一直保持在半徑為R圓軌道上運(yùn)動(dòng)，求粒子繞行第n圈時(shí)磁 感應(yīng)強(qiáng)度Bn,（3）求粒子繞行n圈所需總時(shí)間tn（設(shè)極板間距遠(yuǎn)不不小于R）,A,A +U,B 0,B,O,+U,第30頁,例3：電視機(jī)顯像管中，電子束偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。電子束通過電壓為U加速電場(chǎng)后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，如圖所示。磁場(chǎng)方向垂直于圓面。磁場(chǎng)區(qū)中心為O，半徑為r。當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P，需要加磁場(chǎng)，使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度，此時(shí)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少？,第31頁,例5：如圖，兩個(gè)共軸圓筒形金屬電極，外電極接地，其上均勻分布著平行于軸線四條狹縫、和，外筒外半徑為，在圓筒之外足夠大區(qū)域中有平行于軸線方向均勻磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度大小為。在兩極間加上電壓，使兩圓筒之間區(qū)域內(nèi)有沿向外電場(chǎng)。一質(zhì)量為、帶電量為粒子，從緊靠內(nèi)筒且正對(duì)狹縫點(diǎn)出發(fā)，初速為零。假如該粒子通過一段時(shí)間運(yùn)動(dòng)之后恰好又回到出發(fā)點(diǎn)，則兩電極之間電壓應(yīng)是多少？（不計(jì)重力，整個(gè)裝置在真空中）,第32頁,