2019-2020年新課標人教版3-1選修三3.6《帶電粒子在勻強磁場中的運動》WORD教案2.doc

2019-2020年新課標人教版3-1選修三3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動WORD教案2教學目標（一）知識與技能1、理解洛倫茲力對粒子不做功。2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)。4、了解回旋加速器的工作原理。（二）過程與方法通過帶電粒子在勻強磁場中的受力分析，靈活解決有關(guān)磁場的問題。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過本節(jié)知識的學習，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新與應用歷程。 教學重點帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡教學難點帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡教學方法 實驗觀察法、講述法、分析推理法教學手段 洛倫茲力演示儀、電源、投影儀、投影片、多媒體輔助教學設(shè)備教學過程（一）引入新課提問：（1）什么是洛倫茲力？ （2）帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？（3）帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什么運動呢？（二）進行新課1、帶電粒子在勻強磁場中的運動介紹洛倫茲力演示儀。如圖所示。引導學生預測電子束的運動情況。（1）不加磁場時，電子束的徑跡；（2）加垂直紙面向外的磁場時，電子束的徑跡；（3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應強度，電子束的徑跡；（4）保持磁感應強度不變，增大或減小出射電子的速度，電子束的徑跡。教師演示，學生觀察實驗，驗證自己的預測是否正確。實驗現(xiàn)象：在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場（這個磁場是由兩個平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的），電子的徑跡變彎曲成圓形。磁場越強，徑跡的半徑越??；電子的出射速度越大，徑跡的半徑越大。引導學生分析：當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，電子受到垂直于速度方向的洛倫茲力的作用，洛倫茲力只能改變速度的方向，不能改變速度的大小。因此，洛倫茲力對粒子不做功，不能改變粒子的能量。洛倫茲力對帶電粒子的作用正好起到了向心力的作用。所以，當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。思考與討論：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，其軌道半徑r和周期T為多大呢？出示投影片，引導學生推導：一帶電量為q，質(zhì)量為m ，速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？如圖所示。粒子做勻速圓周運動所需的向心力F=m是由粒子所受的洛倫茲力提供的，所以qvB=m由此得出 r= 周期T= 代入式得 T= 由式可知，粒子速度越大，軌跡半徑越大；磁場越強，軌跡半徑越小，這與演示實驗觀察的結(jié)果是一致的。由式可知，粒子運動的周期與粒子的速度大小無關(guān)。磁場越強，周期越短。 介紹帶電粒子在汽泡室運動的徑跡照片，讓學生了解物理學中研究帶電粒子運動的方法。 教師引導學生對結(jié)果進行討論，讓學生了解有關(guān)質(zhì)譜儀的知識。讓學生了解質(zhì)譜儀在科學研究中的作用。2、回旋加速器 引導學生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，了解各種加速器的發(fā)展歷程，體會回旋加速器的優(yōu)越性。課件演示，回旋加速器的工作原理，根據(jù)情況先由學生講解后老師再總結(jié)。在講解回旋加速器工作原理時應使學生明白下面兩個問題：（1）在狹縫AA與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場，其作用是當粒子經(jīng)過狹縫時，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場中加速。狹縫的兩側(cè)是勻強磁場，其作用是當被加速后的粒子射入磁場后，做圓運動，經(jīng)半個圓周又回到狹縫處，使之射入電場再次加速。（2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運動的周期與半徑、速率無關(guān)，所以每隔相相同的時間（半個周期）回到狹縫處，只要電源以相同的周期變化其方向，就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。當堂練習【例1】一個負離子，質(zhì)量為m，電量大小為q，以速率v垂直于屏S經(jīng)過小孔O射入存在著勻強磁場的真空室中，如圖所示。磁感應強度B的方向與離子的運動方向垂直，并垂直于圖中紙面向里。（1）求離子進入磁場后到達屏S上時的位置與O點的距離。（2）如果離子進入磁場后經(jīng)過時間t到達位置P，證明：直線OP與離子入射方向之間的夾角跟t的關(guān)系是。 【例2】如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子（不計重力），從A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場中，并從B點射出，AOB=120，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為_A2r/3v0B2r/3v0Cr/3v0Dr/3v0【例3】電子自靜止開始經(jīng)M、N板間（兩板間的電壓為u）的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示。求勻強磁場的磁感應強度。（已知電子的質(zhì)量為m，電量為e） 作業(yè)完成P108“問題與練習”第1、2、5題。書面完成第3、4題。