带电粒子在磁场中的圆周运动教案1

带电粒子在有界磁场中的运动公开课教案课题：带电粒子在有界磁场中的运动课型：专题复习课教学目标（一）知识与技能1、理解公式F=qvB的适用条件和左手定则，并能熟练地应用该公式和左手定则分析有关洛伦兹力的问题2、理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件，掌握匀速率圆周运动的半径公式与周期公式，并能熟练应用它们分析与解答有关问题(二)过程与方法通过引导学生由洛仑兹力对运动电荷的作用力的分析，得出带电粒子在磁场中的运动规律，以及通过让学生半径公式、周期公式做定性的分析等教学过程，培养学生的迁移能力，体会如何用已学知识来探讨研究新问题。

（三）情感、态度与价值观通过一题多变和课件演示，训练学生的思考能力和知识的迁移能力，树立学生独立准确解题的信心教学重点、难点、关键：重点：同一个情境中的不同问题设置难点：显示带电粒子的运动轨迹关键：确定带电粒子作匀速圆周运动的圆心位置、半径大小教学内容一、知识回顾（投影）1、洛仑兹力大小的计算：f = qvB此式成立的条件是v与B垂直若v与B平行，则 f =02、洛仑兹力方向的判定：f、 v、B三者方向间的关系满足左手定则，f既垂直于v又垂直于B3、带电粒子在匀强磁场中的运动规律：（不计粒子重力）（１）．若带电粒子的速度方向v与磁场方向B平行，做匀速直线运动。

（２）．若带电粒子的速度方向v 与磁场方向B垂直，做匀速圆周运动。

4、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力Bqv = mv2/R= m（2π/T）2R两个关系式R=mv/qB T=2πm/qB二、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动思考方法1、找圆心2、定半径3、确定运动时间三、问题情景：（一）投影 A、Ｂ为水平放置的足够长的平行板，板间距离为d=1.0×10-2m, A板中央有一电子源P, 在纸面内能向各个方向发射速度在0 ~3.2×107m/s范围内的电子, Q为P点正上方B板上的一点, 若在垂直纸面方向上加一匀强磁场, 磁感应强度B=9.1×10-3T, 已知电子的质量m=9.1×10-31kg, 电子电量e=1.6×10-19C, 不计电子的重力和电子间相互作用力, 且电子打到板上均被吸收,并转移到大地。

公开课带电粒子在有界磁场中的运动（教学案）公开课-带电粒子在有界磁场中的运动（教学案）带电粒子在有界磁场中的运动【教学目标】1.掌握带电粒子在均匀磁场中运动的一般解题思路。

2.学习分析有界磁场中带电粒子的临界值和极值问题。

3.掌握求解带电粒子在有界磁场中圆周运动的两种模型[教学重点和难点]重点：带电粒子在磁场中运动问题的一般解题思路难点：电粒子在各种有界磁场中的临界、极值问题【知识清单】1.向心力由：=，洛伦兹力只变化，不变化，洛伦兹力功。

2．半径公式：r=（速度v越大，半径r)。

3．周期公式：t=（周期与粒子的和运动均无关)。

4．如图所示,偏转角、圆心角、弦切角的关系：。

5．求运动时间：t=。

6.带电粒子在均匀磁场中运动的解题思路：查找、绘制和搜索。

[示例说明]例1.如图,直线mn上方有磁感应强度为b的匀强磁场。

正、负电子同时从同一点o,以与mn成30角的同样速度v射入磁场（电子质量为m,电荷为e），则正负电子在磁场中（）a、运动时间相同B.运动轨迹半径相同C.返回边界时的速度相同D.返回边界时与点O的距离相同1o例2．如图所示，空间存在宽度为l的无限长的匀强磁场区域，磁感应强度为b，一个带电粒子质量为m，电量为+q，沿与磁场左边界成30°角垂直射入磁场，若该带电粒子能从磁场右侧边界射出，则该带电粒子的初速度应满足什么条件？（粒子的重力不计）展开式1如图所示，有一个宽度为L的无限长均匀磁场，磁感应强度为B，左边界上有一个点形辐射源s。

在垂直磁场中，它在磁场内的各个方向上发射质量为M、电量为+Q 的粒子，粒子速度为V0，满足0？l、找到粒子击中右边界区域的长度。

（不包括颗粒的重力）例3．在圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场．从磁场边缘a点沿半径方向射人一束速率不同的质子，对这些质子在磁场中的运动情况的分析中，正确的是：a、运动时间越长，通过磁场的距离就越长。

B.运动时间越短，速度越快。

带电粒子在磁场中的圆周运动教学目标：1．掌握带电粒子在磁场中运动问题的分析方法 2．提高运用数学知识解决物理问题的能力教学重点：建立带电粒子在磁场中运动的物理情景教学难点：物理情（图）景与几何知识有机结合，将物理问题化归为数学问题思想方法：数理结合，建模和化归的思想方法教学过程：1、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的基本规律是：洛仑兹力提供向心力 所以 由此得到圆周运动的周期2、带电粒子做匀速圆周运动的分析方法 （1）圆心的确定方法一：已知入射方向和出射方向时，可通过入射点和出射点分别作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图所示，图中P 为入射点，M 为出射点)。

方法二：已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图示， P 为入射点，M 为出射点)．r mv qvB 2=qB mv r =qB mv r T ππ22==PO -q（2）半径的确定和计算利用平面几何关系（圆的相关知识），求出该圆的可能半径 （3）运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：3、带电粒子在磁场中做圆周运动的基本类型 （1）进入半无边界磁场如图所示，一带正电粒子质量为m ，带电量为q ，从隔板ab 上一个小孔P 处与隔板成45°角垂直于磁感线射入磁感应强度为B 的匀强磁场区，粒子初速度大小为v ，则 (1)粒子经过多长时间再次到达隔板？(2)到达点与P 点相距多远？(不计粒子的重力）变式训练：如图直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。

正、负电子同时从同一点O 以与MN 成30°角的同样速度v 射入磁场（电子质量为m ，电荷为e ），它们从磁场中射出时相距多远？在磁场中运动的时间差是多少？（2）进入平行边界磁场 如图，一束电子（电荷量e)以速度v 垂直射入磁感应强度为B ，宽度为d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与入射方向间的夹角为30O 。

《带电粒子在磁场中的运动》教学设计一、教学三维目标[知识与技能]1、掌握带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的规律；2、会应用匀速圆周运动的规律和几何知识确定带电粒子做匀速圆周运动的轨迹、圆心、半径、时间等，解决带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的简单问题；[过程与方法]通过应用匀速圆周运动的规律和几何知识解决简单问题的过程，掌握科学思维方法；[情感态度与价值观]1、培养学生应用几何知识解决物理问题的能力；2、培养学生实事求是严谨认真的科学态度。

二、教学方法多媒体电教平台、小组讨论、小组评价、教师点评三、教学流程教师提供例题小组讨论学生评价教师点评四、课时设计——2课时五、教学过程———第1课时【课前预习】1、洛仑兹力（1）洛仑兹力是磁场对____________电荷的作用力。

（2）大小：f洛=___________（3）方向：由_________判定。

洛仑兹力一定垂直于_______和_______所决定的平面，但磁场方向与速度方向不一定垂直。

（4）特点：a 、因为_________，故洛仑兹力一定不做功，洛仑兹力只改变速度的_______不改变速度的_________。

b、洛仑兹力与运动状态有关，_______的变化会引起洛仑兹力的变化2 、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动（不计其他作用）（1）若v∥B带电粒子所受的洛仑兹力F=0,因此带电粒子以速度v做_________运动（2）若v⊥B带电粒子垂直于磁感线的平面内以入射速度v做___________运动a、向心力由洛仑兹力提供，即Bqv=mv2/Rb、轨道半径公式R=___________c、周期公式T=___________【教学内容】Ⅰ:轨迹问题的定性分析思考与问题1、带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹的分析①f 洛 在什么平面内？它与v 的方位关系怎样？②f 洛 对运动电荷是否做功？③f 洛 对运动电荷的运动起何作用？④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？例1：两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则( )A.若速率相等，则半径相等B.若速率相等，则周期相等C.若动量大小相等，则半径相等D.若动能相等，则周期相等例2.一带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图，径迹上每一段都可看成园弧，由于带电粒子使沿途中空气电离，粒子的能量逐渐减少(电量不变),则可判断 ( )A 、粒子从a b ，带正电；B 、粒子从b a ，带负电；C 、粒子从a b ，带正电；D 、粒子从b a ， 带负电。

带电粒子在磁场中的运动1.一带电质点在均匀磁场中做匀速圆周运动，现给定了磁场的磁感应强度、带电质点的质量和电荷量.若用v 表示带电质点运动的速率，R 表示其轨道半径，则带电质点运动的周期( B )A.与v 有关，与R 有关B.与v 无关，与R 无关C.与v 有关，与R 无关D.与v 无关，与R 有关2.以下说法正确的是( D )A.通电导线在某处所受安培力为零，那么该处的磁感应强度必定为零B.若长为L 、电流为I 的导线在某处受到的安培力为F ，则该处的磁感应强度必为ILF C.如果将一段通电导线放入某处，测得该处的磁感应强度为B ，若撤去该导线，该处的磁感应强度为零D.以上说法均不正确3.关于磁感应强度，下列说法正确的是(ABC )A.磁感应强度表示磁场的强弱B.磁感线密的地方，磁感应强度大C.空间某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向D.磁感应强度的方向就是通电导线在磁场中的受力方向4、.如图所示，在匀强磁场中，磁感应强度B 1=2B 2，当不计重力的带电粒子从B 1磁场区域运动到B 2磁场区域时，粒子的(B )A.速率将加倍B.轨迹半径将加倍C.周期将不变D.做圆周运动的角速度将加倍5、如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率B E v =,那么(C ) A.带正电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区，才能直线通过B.带负电粒子必须沿ba 方向从右侧进入场区，才能直线通过C.不论粒子电性如何，沿ab 方向从左侧进入场区，都能直线通过D.不论粒子电性如何，沿ba 方向从右侧进入场区，都能直线通过6、如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从孔a 垂直于磁场沿ab 方向射入容器中，其中一部分从c 孔射出，一部分从d 孔射出，容器处在真空中.下列说法正确的是(ABD )A.从两孔射出的电子速率之比为v c ∶v d =2∶1B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比t c ∶t d =1∶2C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c ∶a d =2∶1D.两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a c ∶a d =2∶1解析：设正方形容器的边长为l ，从c 端射出的电子圆周半径r c =l,从d 射出的电子的圆周半径r d =2l ,由qB mv r =得12==d c d c r r v v ,A 正确.从c 射出的电子运动的时间t c =T 41=πm/2Bq,从d 射出的电子运动的时间t a =T 21=πm/qB,21=d c t t ,B 正确.粒子的加速度m Bvq m F a ==,所以12==d c d c v v a a ,C 错，D 正确. 7、一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，从图中情况可以确定( C )A.粒子从a 到b ，带正电B.粒子从a 到b ，带负电C.粒子从b 到a ，带正电D.粒子从b 到a ，带负电解析：垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R=mv/qB,由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B 与带电荷量不变，又据221mv E k =知v 在减小，故R 减小，可判知粒子从b 向a 运动.另据左手定则，可判定粒子带负电，故C 选项正确.8、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，它的上方有一与磁铁垂直的长直通电导线，正缓慢地水平自左向右移动，不考虑切割磁感线效应，直导线中通以垂直纸面向外的电流.则磁铁受桌面的摩擦力作用为( A )A.先减小后增大B.先增大后减小C.一直增大D.一直减小9、如图所示，接通开关S 的瞬间，用丝线悬挂于一点可自由转动的通电直导线AB 将(D )A.A 端向上，B 端向下，悬线张力不变B.A 端向下，B 端向上，悬线张力不变C.A 端向纸外，B 端向纸内，悬线张力变小D.A 端向纸内，B 端向纸外，悬线张力变大10、长为L 的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，如右图所示，磁感应强度为B ，板间距离也为L ，板不带电.现有质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(AB )A.使粒子的速度m BqL v 4<B.使粒子的速度mBqL v 45> C.使粒子的速度m BqL v 4> D.使粒子的速度m BqL v m BqL 454<< 解析：由于粒子带正电，由左手定则知,粒子在洛伦兹力作用下应向上偏，当速度较小时，粒子将从板的左方射出，当速度较大时，粒子将从板的右方射出，临界的情况为向左射出时轨迹与上板相切，从右侧射出时由上极板边缘射出，它们的运动轨迹如上图所示.因此当粒子从左侧射出时，粒子运动的最大半径为4L R = ①由牛顿第二定律和洛伦兹力公式知 qvB=Rmv 2，故qB mv R = ② 所以由①②两式得m qBL v 41=，这是粒子能从左侧射出的最大速度.所以当粒子速度mqBL v 4<时不会打到板上.当粒子由板右侧射出时，其最小半径设为R′由几何关系得R′2=L 2+(R′-2L )2 所以R′=L 45 ③ qBmv R 2=' ④ 由③④式得粒子从极板间右端射出的最小速度mqBL v 452=,因此当粒子速度m qBL v 45>时，粒子也不会打到极板上，所以欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是A 和B.11、如右图所示，带电液滴从h 高处落下，进入一个匀强电场和匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E ，磁感应强度为B.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周的半径R=_________.解析：带电液滴进入场区的速度设为v ，根据机械能守恒有mgh=21mv 2,解得gh v 2=，又液体在场区内做匀速圆周运动，说明mg=Eq,向心力由洛伦兹力提供，则qvB=mv 2/R ，所以g h B E qB mv R 2==.12、带电粒子以初速度v 0从a 点进入匀强磁场，如图，运动中经过b 点，Oa=Ob.若撤去磁场加一个与y 轴平行的匀强电场，仍以v 0从a 点进入电场，粒子仍能通过b 点.那么电场强度E 与磁感应强度B 之比E/B 为____2v 0______.解析：设Oa=Ob=d,因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周半径正好等于d ，即d qBmv r ==，得到B=mv/qd;如果换成匀强电场，水平方向v 0做匀速直线运动，竖直y 轴负方向做匀加速运动，即2)(21vd m Eq d =,得到qd mv E 22=,所以E/B=2v 0.13、如图所示，一根长为L 、质量为m 的导线AB ，用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B 的匀强磁场中，现要使悬线张力为零，则AB 导线通电方向为_______，电流大小为_______A. （答案：A→B mg/BL ）14、如图所示，两根平行放置的导电轨道，间距为L ，倾角为θ，轨道间接有电动势为E(内阻不计)的电源.现有一根质量为m 、电阻为R 的金属杆ab 垂直放于导电轨道上静止.轨道的摩擦和电阻均不计.要使ab 杆静止，磁感应强度应为？答案：mgRtanθ/EL解析：金属杆受力如图所示，导线中的电流RE I = ①根据平衡条件：BIL=mgtanθ ②联立①和②得B=mgRtanθ/EL.15、如图所示，在y ＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy 平面并指向纸面外，磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v 0从O 点射入磁场，入射方向在xy 平面内，与x 轴正向的夹角为θ.若离子射出磁场的位置与O 点的距离为l ，求：粒子的电荷量与质量之比。

带电粒子在磁场中的圆周运动自贡市蜀光中学朱阳智一、教学目标1、知识目标1）、会判断洛伦兹力的方向、会计算洛伦兹力的大小。

2）、熟练掌握带电粒子在磁场中的圆周运动的解题方法2、能力目标1）、培养学生理论分析能力和运用数学解决物理问题的能力；2）、了解宏观研究与微观研究相结合的科学方法。

3、情感、态度、价值观让学生亲身感受解决物理问题的方法、过程和策略。

二、教学重点：带电粒子在磁场中的圆周运动作图方法教学难点：找圆心、找半径教学方法：启发、分析、推理、归纳总结三、教学过程：例1：一质量为、带电量为的粒子以速度从O点沿轴正方向射入磁感强度为的一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸向面，粒子飞出磁场区后，从处穿过轴，速度方向与轴正向夹角为30°，如图所示（粒子重力忽略不计）。

试求：（1）圆形磁场区的最小面积；（2）粒子从O点进入磁场区到达点所经历的时间；（3）点的坐标。

解析：（1）由题可知，粒子不可能直接由Ｏ点经半个圆周偏转到点，其必在圆周运动不到半圈时离开磁场区域后沿直线运动到点。

可知，其离开磁场时的临界点与Ｏ点都在圆周上，到圆心的距离必相等。

如图，过点逆着速度的方向作虚线，与轴相交，由于粒子在磁场中偏转的半径一定，且圆心位于轴上，距O点距离和到虚线上点垂直距离相等的点即为圆周运动的圆心，圆的半径。

由，得。

弦长为：，要使圆形磁场区域面积最小，半径应为的一半，即：，面积（2）粒子运动的圆心角为1200，时间。

（3）距离，故点的坐标为（，0）。

，E的大小为例2：如图所示，第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B11.5×103 V/m，B的大小为0.5 T;第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直纸面1的匀强磁场，磁场的下边界与x轴重合.一质量m=1×10-14kg、电荷量q=2×10-10C 的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向成60°角的M点射入，沿直线运动经P 点后进入处于第一象限内的磁场B区域.一段时间后，微粒经过y轴上的N点并沿2与y轴正方向成60°角的方向飞出.M点的坐标为(0，-10)，N点的坐标为(0，30)，不计微粒重力，取g=10 m/s2.求:(1) 微粒运动速度v的大小.(2) 匀强磁场B2的大小.(3) B2磁场区域的最小面积.解析:(1) 带正电微粒在电场和磁场复合场中沿直线运动,qE=qvB1,解得v= =3×103 m/s.(2) 画出微粒的运动轨迹如图,粒子做圆周运动的半径为R= m.由qvB2=,解得B2= T.(3) 由图可知,磁场B2的最小区域应该分布在图示的矩形PACD内,由几何关系易得PD=2Rsin 60°=20 cm=0.2 m,PA=R(1-cos 60°)= m.所以,所求磁场的最小面积为S=PD·PA= m2.例3：如图甲所示，在y轴右侧加有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=1 T.从原点O处向第Ⅰ象限发射一比荷=1×104 C/kg的带正电的粒子(重力不计)，=103 m/s，方向垂直于磁场且与x轴正方向成30°角.求：速度大小v.(1) 粒子在该匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R和在该磁场中运动的时间t1 (2) 若磁场随时间变化的规律如图乙所示(垂直于纸面向外为磁场正方向)，t=×10-4 s后空间不存在磁场.在t=0时刻，粒子仍从O点以与原来相同的速度射入，求粒子从O点射出后第二次经过x轴时的坐标.v解析: (1) 粒子运动轨迹如图甲所示.由Bqv=m得甲轨迹半径R==0.1 m.粒子运动周期T==2π×10-4 s.粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为240°,所以粒子在磁场中运动的时间为==π×10-4 s.t1(2) 磁场变化的半周期为Δt=×10-4 s=.在图乙中,∠OO1C=∠CO2D=120°,且O1O2平行于x轴.OE=2(R+Rsin 30°)=3R=0.3 m.△EDP中,∠EDP=60°,DE=2Rsin 60°.EP=DEtan 60°=3R=0.3 m.则粒子从O点射出后第二次经过x轴时的坐标为xP=OE+EP=0.6 m.作业：1.（2001年江苏省高考试题）如图所示，在y<0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外，磁感应强度为B。

龙文教育个性化辅导教案讲义任教科目：高中物理授课题目：带电粒子在磁场中的运动年级：高二任课教师：授课对象：武汉龙文个性化教育教研组组长签字：教学主任签名：日期：武汉龙文教育学科辅导教案学生教师学科高中物理时间2013-9-15 星期星期天时间段10:00-12:00 教学目标：掌握各类带电粒子在电磁场中运动模型的解题技巧教学重难点：带电粒子在电磁场中的偏转角度与偏转距离的求解教学流程及授课提纲一.基础知识回忆与讲解二.例题练习与讲解三.学习练习四.回顾与总结五.作业本次课后作业：一些关于本堂课专题的题目.课后小记：学生对于本次课的评价：□特别满意□满意□一般□差学生签字：教师评定：1、学生上次作业评价：□好□较好□一般□差2、学生本次上课情况评价：□好□较好□一般□差教师签字：附：跟踪回访表家长（学生）反馈意见：学生阶段性情况分析：自我总结及调整措施：主任签字：龙文教育教务处武汉龙文教育学科辅导讲义授课对象 授课教师授课时间 2013-9-15 授课题目 带电粒子在磁场中的运动课 型 复习使用教具教学目标 掌握各类带电粒子在电磁场中运动模型的解题技巧 教学重点和难点带电粒子在电磁场中的偏转角度与偏转距离的求解参考教材带电粒子在磁场中运动问题专题一、基本公式带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时，洛伦兹力充当向心力，原始方程：r mv qvB 2=，推导出的半径公式和周期公式：Bqm T Bq mv r π2,==或v rT π2=。

二、基本方法解决带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的问题，物理情景非常简单，难点在准确描绘出带电粒子的运动轨迹。

可以说画好了图就是成功的90%。

因此基本方法是作图，而作图的关键是找轨迹圆的圆心、轨迹圆的半径、充分利用直线与圆、圆与圆相交（相切）图形的对称性。

作图时先画圆心、半径，后画轨迹圆弧。

在准确作图的基础上，根据几何关系列方程求解。

例1．如图，直线MN 上方有磁感应强度为B 的匀强磁场。

带电粒子在磁场中的运动教案设计知识目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，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，并会用它们解答有关问题．3、知道质谱仪的工作原理．能力目标通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．情感目标通过学习质谱仪的工作原理，让学生认识先进科技的发展，有助于培养学生对物理的学习兴趣．教材分析本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律：半径以及周期，通过复习相关力学知识，利用力于运动的关系突破这一重点，需要注意的是：1、确定垂直射入匀强电场中的带电粒子是匀速圆周运动；2、带电粒子的重力通常不考虑。

教法建议由于我们研究的是带电粒子在磁场中的运动情况，研究的是磁场力与运动的关系，因此教学开始，需要学生回忆相关的力学知识，为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律，教师可以通过实验演示引入，让学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力．最后通过例题讲解，加深知识的理解．教学设计方案带电粒子在磁场中的运动质谱仪一、素质教育目标（一）知识教学点1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，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，并会用它们解答有关问题．3、知道质谱仪的工作原理．（二）能力训练点通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．（三）德育渗透点通过学习质谱仪的工作原理，理解高科技的巨大力量．（四）美育渗透点用电子射线管产生的电子做圆周运动的精美图像感染学生，提高学生对物理学图像形式美的审美感受力．。

带电粒子在复合场中的运动一、教学目标1、知道质谱仪的原理和基本用途2、知道回旋加速器的基本构造和加速原理二、重点难点重点：回旋加速器对带电粒子的加速原理难点：加速电场与带电粒子运动周期的同步关系三、教与学教学过程：同学们，我们已经知道，电场可以对带电粒子产生作用，磁场也可以对运动的带电粒子施加影响，当然，电场和磁场共同存在时对带电粒子也会有影响。

请看：（一）质谱仪例1：一个质量为m，电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔s1飘入电势差为u的加速电场，然后经过s3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上，求：（1）粒子进入磁场时的速率；（2）粒子在磁场中运动时的轨道半径。

拓展：1、已知电压U和磁场强度B，根据打到照相底片的位置求出半径r，由公式q/m=2u/B2r2，求出带电粒子的比荷（q/m）。

2、若容器A中粒子是几种同位素（问：同位素有什么特点？），加速后进入磁场的速度就会不同，从而导致沿不同的半径做匀速圆周运动，因而打到照相底片不同的地方，根据不同的半径r，由m=qB2r2/2u计算出质量之比或质量m。

这样的仪器叫质谱仪——测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具在有些题目中常出现这种质谱仪请同学们看这样一道题：例2：如图所示：A为加速器，B为速度选择器，磁场与电场正交，C为偏转分离器,现有碳的三种同位素（不计重力），经加速后，通过速度选择器，进入分离器后做匀速圆周运动，则下面说法可能正确的是：（B D ）A、分离器中有三条粒子运动的轨迹分离器中有一条粒子运动的轨迹分离器中有两条粒子运动的轨迹D、分离器中没有粒子运动的轨迹拓展：可以求出被分离出来粒子的比荷吗？[分析]：（二）回旋加速器同学们,在高能实验室里要用到能量很高的带电粒子,就需要加速器。

电场可以使带电粒子加速，早期制成的加速器就是利用高压电源的电势差来加速带电粒子的。

（1）受实际所能达到的电压限制，粒子所获能量并不太高；（2）电压高，要把两极板间距离拉开，占空间范围大。

带电粒子在磁场中的运动【教案目的】知识目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，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，并会用它们解答有关问题．能力目标通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．情感目标培养学生对物理的学习兴趣．【教案重难点】带电粒子在磁场中运动的轨迹、半径和周期的分析确定。

【教具】洛伦兹力演示仪，洛伦兹力纸板模型。

【教案过程】一、提出问题，引入新课师：同学们，上节课我们学习了讨论了磁场对运动电荷的作用力———洛伦兹力。

下面请同学们确定黑板上画的正负电荷所受洛伦兹力的大小和方向<匀强磁场Ｂ、正负电荷的ｑ、ｍ、ｖ，课前画在黑板中央）。

学生上讲台画F方向，写出 F大小。

师：通过作图，我们再一次认识到，洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，这样一来粒子还能做直线运动吗？生：不能。

师：那么粒子做什么运动呢？有怎样的规律？这就是我们上节课没有解决，今天要研究解决的课题。

板书<课题）：一、带电粒子在磁场中的运动师：带电粒子包括电子、质子、α粒子等带正负电荷的粒子，我们这节课一起来研究正、负粒子在磁场中的运动规律。

板书：带电粒子在磁场中的运动规律。

二、分析论证，得出结论师：研究带电粒子在磁场中的运动规律应从哪里着手呢？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；二是物体具有的速度，因此，力与速度就是我们研究带电粒子在磁场中运动的出发点和基本点。

黑板上画的粒子，其速度及所受洛伦兹力均已知，除洛伦兹力外，还受其他力作用吗？严格说来，粒子在竖直平面内还受重力作用，但通过上节课的计算，我们知道，在通常情况下，粒子受到的重力远远小于洛伦兹力，所以，若在研究的问题中没有特别说明或暗示，粒子的重力是可以忽略不计的，因此，可认为黑板上画的粒子只受洛伦兹力作用。

为了更好地研究问题，我们今天来研究一种最基本、最简单的情况，即粒子垂直射入匀强磁场，且只受洛伦兹力作用下的运动规律。

学 科 课 时 教 案 课题：带电粒子在磁场中的运动课型：理论总序第4个教案 章节：14.5编写时间：2020年3月 执行时间： 教学目标与要求：（一）知识与技能1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，在匀强磁场中做匀速圆周运动。

2、熟练掌握带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的基本规律。

3、推导带电粒子在匀强磁场冲做匀速圆周运动的半径、周期公式，学会解答有关问题。

4、知道质谱仪的工作原理及回旋加速器的基本构造、工作原理及用途。

重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。

难点：1、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的基本规律。

rv m qvB 22、综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题。

教具：多媒体课件课前五分钟说话训练内容：教学程序：一、情景创设问题：带电粒子在重力场电磁场中将做什么运动呢？我们知道，地球是个重力场，同时也是个电磁场，来自外层空间的带电粒子一旦进入地球磁场，其中一些粒子，在地球磁极附近运动的带电粒子，会产生“极光”。

二、新课（一）垂直射入匀强磁场的带电粒子1.运动轨迹带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。

若速度方向与磁感线平行，则粒子不受磁场力，做 匀速直线运动 ；若沿着与磁场垂直的方向射入磁场中，洛伦兹力的大小不变且方向始终与速度方向垂直并且始终在同一平面，因此带电粒子做 匀速圆周运动 ，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。

2.轨道半径和周期一带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，速率为v ，它在磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，（1）求圆周运动轨道半径。

粒子做匀速圆周运动所需的向心力rv m F 2=向心是由粒子所受的洛伦兹力提供的， ∴rv m qvB 2=qB mv r =⇒（2）求圆周运动的周期。

将qB mv r =代入匀速圆周运动的周期公式vr T π2=qB m T π2=⇒【知识总结】（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径跟粒子的运动速率成正比。

《带电粒子在磁场中的运动》教学设计舟山市南海实验高中伍青松一、考点预测：1.命题多以计算题形式出现，分值较高，难度较大.2.综合共点力平衡，牛顿运动定律，能量守恒动能定理，圆周运动知识进行考查3.联系实际考查学生分析问题能力，综合能力和利用数学方法解决问题能力预计：2015年高考题目更趋于结合新技术或与生产实践相联系的综合题.二、学情分析：~这部分内容的综合题对学生阅读理解空间想象及物理过程认识和物理规律的分析能力的要求非常高.学生应用数学知识，几何推理分析是突破的有效手段.三、重点：正确建立完整的物理模型，画出准确、清晰的运动轨迹。

四、难点：平面几何知识与物理知识的综合运用五、教学过程（一）、分析问题的思路回顾:（1）分析问题的动力学依据：_________________（2）常用基本公式：___________________________________________（3）：（4）解决问题的关键：_________________________________________（5）突破问题的难点：_________________________________________（二）、解决问题的方法归纳：【例题1】：如图,在一水平放置的平板MN上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里,许多质量为m,带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域,不计重力,不计粒子间的相互影响.下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中R=mv/qB.哪个图是正确的（）【变式】：如图,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平行,在距ab的距离L=16cm处,有一个点状的放射源S,它向各个方向发射α粒子,α粒子的半径也为16cm,现只考虑在图纸平面中运动的α粒子,求ab上被α粒子打中的区域的长度..【例题2】如图所示,一束电子(电量为e)以垂直于左边界的速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场,若要求电子不从右边界穿出，则初速度V有什么要求【变式1】：若初速度向下与边界成α = 60 0，则初速度有什么要求\（提示：仅完成作图，不计算）【变式2】：若初速度向上与边界成α = 60 0，则初速度有什么要求（提示：仅完成作图，不计算）<【变式3】：如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O方向垂直磁场射入一速度方向跟ad边夹角θ=300、大小为v的带电粒子，已知粒子质量为m、电量为q，ab边足够长，ad边长为L，粒子的重力不计。