5.6洛伦兹力与现代科技

课时计划

课 题 洛仑兹力与现代科技

课堂类型 新授课 课时 1 累计课时

教 学

目 标 （一）知识与技能

了解回旋加速器、速度选择器、质谱仪的工作原理，弄清回旋加速器的加速和质谱仪分离同位素的过程；初步了解彩色电视机，电子显微镜中电子运动原理

（二）过程与方法

了解运用洛伦兹力应用与现代高科技设备中的普遍特点，提高将理论应用于实际的能力

（三）情感态度与价值观

通过了解洛伦兹力的应用及在社会发展中的作用，感受研究洛伦兹力的重要意义

教学重点

及 难 点 重点：回旋加速器、速度选择器、质谱仪的工作原理

难点：回旋加速器的加速和质谱仪分离同位素的过程

主要教学

方 法 讲授法、理论推导 教具 CAI

教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容

1、当一个带电粒子 垂直 射入匀强 磁场时做匀速圆周运动，其向心力是由洛伦兹力提供的

2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R和周期T的公式为：

由RmvqvB2,得R=qBmv； 由Tv2R，得T=qBm2

回旋加速器

（1）什么是加速器：使带电粒子获得高能量的设备。

（2）从直线加速器到回旋加速器

思考与讨论：

早期的加速器是通过什么方式提高粒子能量的？它与直线加速器都存在怎样的弊端？提示： 早期的加速器是用不断提高电源的电压来加速的。而实际所能达到的电压是有限的，因此粒子能量最高只能达到约10MeV。直线加速器，是让带电粒子在多级电场的作用下进行多次加速，这样就导致整个加速器很长。

（3）回旋加速器的原理

①构造：核心部分是两个D形金属扁盒，它们之间有一间隙，间隙中心A处是粒子源。D形金属扁盒装在真空室内，磁场方向垂直于D形盒的底面，使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。两个D形盒分别与高频电源的两极相连，使间隙中产生交变电场，用来加速带电粒子。

②原理：

思考与讨论1：

1 专题一、洛伦兹力与现代科技

一、速度选择器

例1、如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是( )

A．大小为B/v，粒子带正电时，方向向上

B．大小为B/v，粒子带负电时，方向向上

C．大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关

D．大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关

尝试应用

1. 如图为一“速度选择器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出，不计重力作用．可能达到上述目的的办法是( )

A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里

B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里

C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外

D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外

2、（12海南2）如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变？

A．粒子速度的大小 B． 粒子所带的电荷量

C．电场强度 D． 磁感应强度

二、磁流体发电机：

尝试应用

1、(2013·安徽名校联考)磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，是一种低碳环保发电机，有着广泛的发展前景，其发电原理示意图如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电 2 和负电的微粒，整体上呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场区域由两块面积为S、相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路．设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为ρ，则( )

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课时计划

课 题 洛仑兹力与现代科技

课堂类型 新授课 课时 1 累计课时

教 学

目 标 （一）知识与技能

了解回旋加速器、速度选择器、质谱仪的工作原理，弄清回旋加速器的加速和质谱仪分离同位素的过程；初步了解彩色电视机，电子显微镜中电子运动原理

（二）过程与方法

了解运用洛伦兹力应用与现代高科技设备中的普遍特点，提高将理论应用于实际的能力

（三）情感态度与价值观

通过了解洛伦兹力的应用及在社会发展中的作用，感受研究洛伦兹力的重要意义

教学重点

及 难 点 重点：回旋加速器、速度选择器、质谱仪的工作原理

难点：回旋加速器的加速和质谱仪分离同位素的过程

主要教学

方 法 讲授法、理论推导 教具 CAI

教学过程及时间分配 主 要 教 学 内 容

1、当一个带电粒子 垂直 射入匀强 磁场时做匀速圆周运动，其向心力是由洛伦兹力提供的

2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R和周期T的公式为：

由RmvqvB2,得R=qBmv； 由Tv2R，得T=qBm2

回旋加速器

（1）什么是加速器：使带电粒子获得高能量的设备。

（2）从直线加速器到回旋加速器

思考与讨论：

早期的加速器是通过什么方式提高粒子能量的？它与直线加速器都存在怎样的弊端？提示：

早期的加速器是用不断提高电源的电压来加速的。而实际所能达到的电压是有限的，因此粒子能量最高只能达到约10MeV。直线加速器，是让word格式-可编辑-感谢下载支持

带电粒子在多级电场的作用下进行多次加速，这样就导致整个加速器很长。

（3）回旋加速器的原理

①构造：核心部分是两个D形金属扁盒，它们之间有一间隙，间隙中心A处是粒子源。D形金属扁盒装在真空室内，磁场方向垂直于D形盒的底面，使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。两个D形盒分别与高频电源的两极相连，使间隙中产生交变电场，用来加速带电粒子。

绿 野 高 中 导 学 案

科 目 物理 课 题 5.6洛伦兹力与现代科技 课 时 2课时

设 计 贺慧鸽 修 订 李选涛 班 级 姓 名

教

学

目

标 知识与技能：

1. 知道加速器加速的本质

2. 掌握回旋加速器的结构和工作原理

3. 掌握质谱仪的构造和工作原理

过程与方法 ：通过直线加速器引导学生分析得出回旋加速的方法

情感态度与价值观：让学生感受科学家精妙的设计能力和创新思想

重点 重点掌握回旋加速器和质谱仪的工作原理

难点 理解回旋加速器的工作条件和质普仪的工作原理

学 习 过 程

学 案 导 案

一、 预习自学，探究问题 (阅读教材P121-P125. )

(一)、回旋加速器

1．发明：1930年美国的________制成世界上 第一台回旋加速器．

2．构成：回旋加速器核心部分是两个_____________,它们之间有一间隙,_____ 方向垂直于D形盒的底面,交变电场在_________．

3．原理：利用______使带电粒子做圆周运动,用_______现对带电粒子加速的原理制成的．

(二)、质谱仪

1．发明：质谱仪是由________发明的，用来分析________和测量带电粒子_______．

2原理：粒子经电场加速后，进入磁场将沿__________做圆周运动，打在底片上形成若干条细线，称为______，每一条谱线对应于一定的质量.

二、完成学案，提出问题 一、

指导学生预习课本内容并提出自己不能理解的问题。

二、 布置并督促学生课前自学完成学案中【问题与思考】和【难点、疑点、方法】中的问题 完成学案P118—P120部分内容.我的问题：_____________________________________ ．

三、合作探究，解决问题

1．回旋加速器工作原理

利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件——两个D形盒和其间的窄缝内完成．