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2019-2020年高中物理《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 》教案11 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo) l．理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 2．會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問題． 3．知道質(zhì)譜儀的工作原理． 二．難點(diǎn)重點(diǎn) 1、帶電粒子垂直射人勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)周期． 2、確定垂直射人勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 三．主要教學(xué)過程 引入新課： 上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動(dòng)的？ 新課教學(xué)： 粒子為什么做勻速圓周的運(yùn)動(dòng)？ （1）演示：P153實(shí)驗(yàn)。 （2實(shí)驗(yàn)觀察：當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌道是圓． （3）運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析： 當(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力可以忽略不計(jì)（請(qǐng)同學(xué)們討論），只受洛侖茲力作用 洛侖茲力方向和速度方向在同一個(gè)平面內(nèi)，所以粒子只能在這個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) 由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對(duì)帶電粒子不做功，粒子的速度大小不變，再由可知，洛侖茲力的大小不變，所以粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)． 2、粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期公式 推導(dǎo)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式．f=qvB=F向 經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運(yùn)動(dòng)半徑，運(yùn)動(dòng)周期． 運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識(shí)理解，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，粒子要做離心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑增大，所以速度大，半徑也大；當(dāng)磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑減小，所以茲感應(yīng)強(qiáng)度大，半徑小．由于帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑大，運(yùn)動(dòng)軌跡也長(zhǎng)，可以理解粒子運(yùn)動(dòng)的周期與速度的大小和軌道半徑無關(guān)． 【例題】 1.一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為2π10-5s.已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T，則該粒子的質(zhì)量與其電量的比值為 (A) 1.2510-6kg/C； (B) 8.010-6kg/C； (C) 4.810-6kg/C； (D) 4.010-6kg/C 2．如下圖所示，在正方形abcd范圍內(nèi)，有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電子各以不同的速率，都從a點(diǎn)沿ab方向垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)，其中速率為v1 的電子從c點(diǎn)沿bc射出，速率為v2的電子從d點(diǎn)沿cd方向射出。不計(jì)重力，兩電子（ ） （A）速率之比v1/v2=2 （B）在磁場(chǎng)中運(yùn)行的周期之比T1/T2=1/2 （C）在磁場(chǎng)中運(yùn)行的時(shí)間之比 t1/t2=1/2 （D）動(dòng)量大小之比p1/p2=1 3．同一種帶電粒子以不同的速度垂直射人勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知： （1）帶電粒子進(jìn)人磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？ （2）這些速度的大小關(guān)系為 ． （3）三束粒子從0點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為 ． 4．邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一束電子在a處沿著ab方射入.設(shè)電子質(zhì)量為m、電量為e.那么在磁場(chǎng)中電子運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為 ，能在cd邊長(zhǎng)射出磁場(chǎng)的電子中具有的最大速度值為 . 4質(zhì)譜儀 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理． 小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的情況，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．并根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得出粒子運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個(gè)具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀． 但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速四周運(yùn)動(dòng)． 作業(yè)：P156、1。2。3