带电粒子在匀强磁场中的运动学案1

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1、课题带电粒子在匀强磁场中的运动学习目标1．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。2．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关，并会应用它们解答有关问题。3．知道质谱仪的工作原理。学习重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹学习难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹任务一知识回顾知识回顾11．什么是洛伦兹力？2．带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？洛伦兹力的大小如何计算？3．洛伦兹力的方向有何特点？知识回顾2我们知道，物体的运动规律取决于两个因素：一是物体的受力情况，二是物体具

2、有的速度。因此，力与速度就是我们研究物体运动规律的出发点和基本点。在必修二中我们学习过圆周运动的知识，大家回想一下：物体做匀速圆周运动的条件是什么？任务二预习导学问题1：带电粒子在匀强磁场中的运动（理论分析）一带电量为–q，质量为m，速度为v的带电粒子（不计重力）垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，如右图所示。请思考下列问题：①带电粒子的v和磁感应强度B的方向是什么关系？②带电粒子所受的洛伦兹力F的方向与v的方向和磁感应强度B的方向是什么关系？在哪个平面内？临晋中学高二年级物理学案高二_______班第______小组姓名：___________-4-③带电粒子所受的洛伦

3、兹力F对粒子运动的v有何影响？带电粒子在哪个平面内运动？④带电粒子所受的洛伦兹力F大小是否变化？⑤从上面的分析中我们可以知道：带电粒子的受力情况有什么特点？⑥带电粒子在匀强磁场中将做什么样的运动？轨迹是什么？⑦请利用圆周运动和磁场的有关知识推导：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R和运动周期T表达式分别是什么？**思考：若带电粒子不是垂直于磁场方向进入匀强磁场中，而是平行于磁感线进入匀强磁场或者是进入磁场时v的方向与磁感应强度B有一夹角，则带电粒子在磁场中又如何运动？问题2：带电粒子在匀强磁场中的运动（实验验证）1．洛伦兹力演示仪的构造和工作原理①洛伦兹力演示仪

4、主要由、、等构成。②洛伦兹力演示仪的工作原理电子束由产生，玻璃泡内充有，在电子束通过时能够显示。励磁线圈能够在两个线圈之间产生，磁场的方向与平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过和来调节。-4-③用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转（1）不加磁场时，观察电子束的径迹（2）加垂直纸面向外的磁场时，观察电子束的径迹（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，观察电子束径迹的变化（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，观察电子束径迹的变化问题3：质谱仪如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂

5、直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上.(1)粒子在S1区做什么运动?(2)在S2区做何种运动，在S3区将做何种运动?(3)粒子进入磁场时的速率？(4)粒子在磁场中运动的轨道半径？**小结：如果容器A中粒子的电荷量相同而质量不同，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，因而打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r，如果再已知带电粒子的电荷量q，就可算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪。质谱仪最初是设计的。他用质谱仪发现了，证实了。质谱仪是一种十分精密的仪器，是和的重要工具.-4-任务三重

6、难点探究例1：同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如右图所示，则可知：（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为      （3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为     例2．在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中，则（）A、粒子的速率加倍，周期减半B、粒子速率不变，轨道半径减半C、粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D、粒子速率不变，周期减半例3．如下图所示，在正方形abcd范围内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子各以不同的速率，都从

7、a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中速率为v1的电子从c点沿bc射出，速率为v2的电子从d点沿cd方向射出。不计重力，两电子（）A．速率之比v1/v2=2B．在磁场中运行的周期之比T1/T2=1/2C．在磁场中运行的时间之比t1/t2=1/2D．半径之比R1/R2=1任务四课堂检测1、如图所示，有三束粒子，分别是质子(p)、氚核()和α粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，(磁场方向垂直纸面向里)．上面四图中，哪个图正确的表示出这三束粒子的运动轨迹（）2．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场．