《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(通用)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《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(通用)(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第五節(jié) 帶電粒子在磁場中的運動 質(zhì)譜儀
一、教學(xué)目標
l.理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直時,做勻速圓周運動.
2.會推導(dǎo)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(guān)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(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,今天我們來研究一下,受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動
2、的?
新課教學(xué):
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(xué)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(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(dǎo)帶電粒子的運動半徑和周期公式.f=qvB=F向
經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運動
3、半徑,運動周期.
運用學(xué)過的力學(xué)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(yīng)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(guān).
【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(yīng)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) 8.0×10-6kg/C;
(C) 4.8×10-6kg/C;
4、 (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
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?
5、
(2)這些速度的大小關(guān)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(guān)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(yīng)強度為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(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(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