人教版选修(3-1)3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》word学案

带电粒子在匀强磁场中的运动【学习目标】一、知识与技能1．理解洛伦兹力对粒子不做功。

2．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动。

3．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。

4．知道质谱仪的工作原理5．知道回旋加速器的基本构造及工作原理二、过程与方法1．通过带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的讨论过程，培养学生的分析综合能力2．通过半径公式和周期公式的推导过程，培养学生的理解能力和推理能力3．通过回旋加速器的教学过程，培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力三、情感、态度与价值观1．通过讲述带电粒子在科技、生产与生活中的典型应用，培养学生热爱科学、致力于科学研究的价值观。

2．回旋加速器是一种高科技的实验设备，通过该问题的学习，培养学生的学习兴趣，开阔学生的视野。

【学习重难点】带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【学习过程】1．磁场的产生磁体、电流、变化的电场周围有磁场。

安培提出分子电流假说（又叫磁性起源假说），认为磁极的磁场和电流的磁场都是由电荷的运动产生的。

（但这并不等于说所有磁场都是由运动电荷产生的，因为麦克斯韦发现变化的电场也能产生磁场。

）2．磁场的基本性质：磁场对放入其中的磁极和电流有磁场力的作用（对磁极一定有力的作用；对电流只是可能有力的作用，当电流和磁感线平行时不受磁场力作用）。

这一点应地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场 该跟电场的基本性质相比较。

3．磁场方向：五种表述是等效的①磁场的方向②小磁针静止时N 极指向③N 极的受力方向④磁感线某点的切线方向⑤磁感应强度的方向4．磁感线（1）用来形象地描述磁场中各点的磁场 强弱 和 方向 的曲线。

磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是在该点小磁针静止时N 极的指向。

磁感线的 疏密 表示磁场的强弱。

（2）磁感线是 封闭 曲线（和静电场的电场线不同）。

来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动。

（二）进行新课1、带电粒子在匀强磁场中的运动教师：介绍洛伦兹力演示仪。

如图所示。

教师：引导学生预测电子束的运动情况。

（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，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，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。

教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。

实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形。

磁场越强，径迹的半径越小；电子的出射速度越大，径迹的半径越大。

教师指出：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用，洛伦兹力只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。

因此，洛伦兹力对粒子不做功，不能改变粒子的能量。

洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了向心力的作用。

所以，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

思考与讨论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？出示投影片，引导学生推导：一带电量为q ，质量为m ，速度为v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，其半径r 和周期T 为多大？如图所示。

学生推导：粒子做匀速圆周运动所需的向心力F =m rv 2是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以qvB =m rv 2由此得出r =qB mv ① 周期T =v r π2 代入①式得T =qBm π2 ② 师生互动、总结：由①式可知，粒子速度越大，轨迹半径越大；磁场越强，轨迹半径越小，这与演示实验观察的结果是一致的。

由②式可知，粒子运动的周期与粒子的速度大小无关。

磁场越强，周期越短。

点评：演示实验与理论推导相结合，使学生从感性认识上升到理性认识，实现认识上的升华。

3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学案3学习目标1、理解洛伦兹力对粒子不做功。

2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

3、会推导帯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。

4、了解回旋加速器的工作原理。

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屮的受力分析及运动径迹自主学习1.带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做________ 运动。

(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做_________ 运动且运动的轨迹平面与磁场方向______ □轨道半径公式：_____ 周期公式：___________ 。

(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成0角：粒子在垂直于磁场方向作_________ 运动，在平行磁场方向作__________ 运动。

叠加后粒子作等距螺旋线运动。

2. ________________________________________________________ 质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的—和分析____________________________ 的重要工具。

3.回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次_直线加速；利用电场_和磁场的_作用，回旋—速。

(2)回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在—的范围内來获得_______ 的装置。

(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝吋均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率。

⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。

【典型例题】例题1三种粒子；H、［H、：He,它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径Z比。

①具有相同速度；②具有相同动量；③具有相同动能。

解答依据qvB = m*，得「=淮①v、B相同,所以r*乎,所以门:r2 : H=1 ：2 ：2②因为mv、B相同，所以n ： a ：「3 = 2 ：2 ： 1®|mv2相同，v*、^, B相同，所以尺、^，所以门：H ：口= 1 ：迈：1。

§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 学案【学习目标】1、 理解带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律，学会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式，并会用它们解答有关问题。

2、 知道质谱仪、回旋加速器的基本构造、工作原理及用途 。

【学习重点和难点】1.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。

2．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.【自主学习】1、当带电粒子的初速度方向与磁场方向平行时，粒子在匀强磁场中做什么运动？为什么？2、当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做什么运动？ 画出其运动轨迹并说明理由。

3、一为带电量q ，质量为m ,速度为v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，其半径r 和周期T 为多大？【合作探究】在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直，它的运动轨道是什么样的曲线？【精讲点拨】一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为零，粒子将以速度v 做匀速直线运动．(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力． 粒子做匀速圆周运动所需的向心力r v 2是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以 2/ r 由此得出qB mv 由qB m vr ππ22= 可得qB m π2。

总结：①轨道半径和粒子的运动速率成正比，磁场越强，轨迹半径越小。

②带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关，磁场越强，周期越短。

(3)带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定（一）圆心的确定 （１）已知入射方向和出射方向,可以通过入射点和出射点分别画入射方向和出射方向的洛伦兹力f 的方向，其延长线的交点就是圆弧轨道的圆心。