最新高中物理人教版选修31 3.6带电粒子在磁场中的运动(无答案)-word文档.doc
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1、课题:3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 班级: 姓名: 死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。 科目:物理 课型:新课 执笔:刘华涛 审核:高二备课组 讲学时间:单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言
2、警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。 课题3.6带电粒子在匀强磁场中的运动学习目标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 。学习重点难点重点: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: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。课前预习1、 带电粒子在匀强磁场
3、中的运动1运动轨迹:带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的磁场中:(1)当vB时,带电粒子将做 运动。(2)当vB时,带电粒子将做 运动。(3)当V与B的夹角为(00,900,1800)时, 带电粒子将做 运动。2.带电粒子在匀强磁场中的圆周运动(1)洛伦兹力不改变带电粒子速度的_,或者说,洛伦兹力对带电粒子不_。(2)沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子,在匀强磁场中做 洛伦兹力方向总与速度方向垂直,正好起到了_的作用公式:_m .半径:r_. 周期:T_. 二、质谱仪和回旋加速器1质谱仪:(1)原理图:课本100页图3.6-4(2)加速:电粒子进入质谱仪的加速电场,由动能
4、定理得:_mv2(3)偏转:带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:_(4)由两式可以求出粒子的半径r、_、_等其中由r 可知电荷量相同时,半径将随_变化(5)质谱仪的应用:可以测定带电粒子的质量和分析_2回旋加速器(1)构造图:课本101页图,回旋加速器的核心部件是两个_ (2)周期:粒子每经过一次加速,其轨道半径就大一些,粒子绕圆周运动的周期_(3)最大动能:由qvB和Ekmv2得Ek_,当rR时,有最大动能Ekm(R为D形盒的半径),即粒子在回旋加速器中获得的最大动能与q、m、B、R有关,与加速电压无关. 【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
5、强度方向垂直,它的运动轨道是什么样的曲线?课堂学习研讨、交流一、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F=m是由粒子所受的洛伦兹力提供的,所以 qvB=mv2/ r由此得出r= 由T= 可得T=。总结: 轨道半径和粒子的运动速率成正比,磁场越强,轨迹
6、半径越小。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【即学即练】(1)、运动电荷进入磁场后(无其他作用)可能做()A匀速圆周运动B匀速直线运动 C匀加速直线运动 D平抛运动(2)、 三种粒子、,它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场,求它们的轨道半径之比。具有相同速度;具有相同动量;具有相同动能。2.圆心的确定()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。()已知入射方向和出射点的位置时,可以通过入射点画出入射方向的洛伦
7、兹力f的方向(入射方向的垂线),连接入射点和出射点,画出其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心V0PMOVVPMO3.半径的确定和计算利用平面几何的关系,求出该圆的可能半径(或圆心角),并注意以下两个重要的几何特点:粒子速度的偏向角等与圆心角,并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的倍即=2=t。相对的弦切角()相等,与相邻的弦切角()互补,即18004.运动时间的确定(1)如图所示,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,不论沿顺时针方向还是逆时针方向,从A点运动到B点,粒子速度偏向角()等于圆心角(回旋角)并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍.即:=2=t.利用圆心角(回旋角)与弦切角的
8、关系,或者利用四边形内角和等于360计算出圆心角的大小,由公式t=T/ 360=T/2可求出粒子在磁场中的运动时间. (2)若粒子运动的速率为v,弧长为s,则运动时间为t=s/v=r/v。【例1】、如右图所示,一束电子的电荷量为e,以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子入射方向的夹角是30,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?ABRvvO120C【例2】、如图所示,在半径为R 的圆的范围内,有匀强磁场,方向垂直圆所在平面向里一带负电的质量为m电量为q粒子,从A点沿半径AO的方向射入,并从C点射出磁场AOC120o则此粒子在磁场中运行
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