匀强磁场案例分析.doc

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动案例分析延寿一中王德权本节通过实验探究并结合力学的理论分析，认识带电粒子在匀强磁场中的运动规律，并通过对规律的应用让学生认识质谱彳义和回旋加速器，这是本章的重点。在学习知识的过程中，让学生体会理论与实践相结合的研究方法，并体会到科学技术就是生产力的道理。（1）带电粒子在匀强磁场中的运动%1首先从理论上分析在匀强磁场中，垂直于磁场方向运动的带电粒子的运动轨迹是什么？这一过程要说明以下几点：一是要明确所研究的物理现象的条件在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒子。二是分析带电粒子的受

2、力情况，用左手定则明确带电粒子初速度与所受到的洛伦兹力在同一平面内，所以只可能做平面运动。三是洛伦兹力不对运动的带电粒子做功，它的速率不变，同时洛伦兹力的大小也不变。四是根据牛顿第二定律，洛伦兹力使运动的带电粒子产生加速度（向心加速度），最后可以得出结论：在匀强磁场中，垂直于磁场方向运动的带电粒子做匀速圆周运动，其轨迹是一个圆。%1介绍洛伦兹力演示仪,用实验验证上面的结论。做演示实验前，一定要认真介绍洛伦兹力演示仪上面的励磁电流、加速电压等几个旋钮的作用，明白励磁线圈（亥姆霍兹线圈）是用来提供匀强磁场的，

3、其磁感应强度的大小，可以由励磁电流来控制。加速电压是用电压加速来调节电子进入匀强磁场的初速度的大小。还要明确电子进入磁场的初速度的方向和磁场的方向，明白电子流与玻璃泡内的稀薄气体作用，从而展现自身的运动轨迹。最后才做演示实验验证带电粒子做匀速圆周运动，顺便巩固左手定则。%1提出新的问题让学生思考、讨论，形成结论后再用实验来验证。问题：改变带电粒子的初速度的大小、磁场的磁感应强度的大小，轨道半径变不变？怎样变？这时应放手让学生在已有的知识基础上去分析，推导得出尸竺，应用加速过程的动能定理，qimJ还可以导出

4、qB2pQmqU1oqB由此可见，励磁电流增大，磁感应强度增大，轨道半径减小；加速电压增大，初速度增大，轨道半径增大。这些都可以用实验加以验证。%1在这个过程中，让学生体会理论与实践相结合的研究方法，体会到成功的喜悦。%1公式尸竺导出之后，要对式中各量的关系逐个进行讨qB论，厂跟刃、"的乘积成正，跟G、E的乘积成反比，只有在带电粒子和磁感应强度给定后，厂才仅跟厂成正比关系；进行上述的简单讨论是有益的，既可使学生明确公式在一般情况下的普遍应用性，也可使他们理解在给定条件所反映的物理规律。%1例题处理上，可以

5、让学生自己处理，教师引导总结。为了加深对带电粒子在磁场中的运动规律的理解，可以补充例题和适量的练习。注意总结在解决这类问题时，如何确定圆心、轨迹、半径及圆心角。(2)回旋加速器先从研究物质微观结构的需要出发提出怎样大量产生高能带电粒子的问题，从而引出早期使用的加速器静电加速器，并指出它的工作原理是直接利用静电场中的电势差来加速带电粒子的，因而带电粒子获得的能量受到了限制。然后就提出了解决这一问题的方法一一回旋加速器，接着介绍它的结构和加速的原理，通过“思考与讨论”让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周

6、期公式&迥，明确qB带电粒子的周期在2、刃、〃不变的情况下与速度和轨道半径无关，从而理解回旋加速器的原理。