2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運動 》教案11 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運動 》教案11 新人教版選修3-1 一、教學目標 l.理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時,做勻速圓周運動. 2.會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式,并會用它們解答有關問題. 3.知道質(zhì)譜儀的工作原理. 二.難點重點 1、帶電粒子垂直射人勻強磁場中的運動半徑和運動周期. 2、確定垂直射人勻強磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動. 三.主要教學過程 引入新課: 上一節(jié)我們學習了洛侖茲力的概念,我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時,會受到大小,方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用,今天我們

2、來研究一下,受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動的? 新課教學: 粒子為什么做勻速圓周的運動? (1)演示:P153實驗。 (2實驗觀察:當帶電粒子的初速度方向與勻強磁場方向垂直時,粒子的運動軌道是圓. (3)運用力學知識分析: 當帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時,重力可以忽略不計(請同學們討論),只受洛侖茲力作用 洛侖茲力方向和速度方向在同一個平面內(nèi),所以粒子只能在這個平面內(nèi)運動 由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直,因而它對帶電粒子不做功,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動. 2、粒子運動的軌道半徑和周期公式 推導帶電粒

3、子的運動半徑和周期公式.f=qvB=F向 經(jīng)過推導得出粒子運動半徑,運動周期. 運用學過的力學知識理解,當粒子運動速度較大時,粒子要做離心運動,其運動半徑增大,所以速度大,半徑也大;當磁場較強時,運動電荷受洛侖茲力增大,粒子要向心運動,其運動半徑減小,所以茲感應強度大,半徑?。捎趲щ娏W舆\動速度大時,其運動半徑大,運動軌跡也長,可以理解粒子運動的周期與速度的大小和軌道半徑無關. 【例題】 1.一帶電粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動,運動周期為2π×10-5s.已知勻強磁場的磁感應強度為0.8T,則該粒子的質(zhì)量與其電量的比值為 (A) 1.25×10-6kg/C; (B

4、) 8.0×10-6kg/C; (C) 4.8×10-6kg/C; (D) 4.0×10-6kg/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磁場,電子各以不同的速率,都從a點沿ab方向垂直磁場方向射入磁場,其中速率為v1 的電子從c點沿bc射出,速率為v2的電子從d點沿cd方向射出。不計重力,兩電子( ) (A)速率之比v1/v2=2 (B)在磁場中運行的周期之比T1/T2=1/2 (C)在磁場中運行的時間之比 t1/t2=1/2 (D)動量大小之比p1/p2=1

5、3.同一種帶電粒子以不同的速度垂直射人勻強磁場中,其運動軌跡如圖所示,則可知: (1)帶電粒子進人磁場的速度值有幾個? (2)這些速度的大小關系為 . (3)三束粒子從0點出發(fā)分別到達1、2、3點所用時間關系為 . 4.邊長為的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有如圖所示的勻強磁場,磁感應強度為B,一束電子在a處沿著ab方射入.設電子質(zhì)量為m、電量為e.那么在磁場中電子運動的最長時間為 ,能在cd邊長射出磁場的電子中具有的最大速度值為 . 4質(zhì)譜儀 請同學們閱讀課本上例題的分析求解過程,然后組織學生討論質(zhì)譜儀的工作原理. 小結(jié) 本節(jié)課我們學習了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的情況,經(jīng)過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動.并根據(jù)牛頓運動定律得出粒子運動的半徑公式和周期公式.最后我們討論了它的一個具體應用——質(zhì)譜儀. 但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強磁場方向時,帶電粒子將不再是作勻速四周運動. 作業(yè):P156、1。2。3

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