第三章第六節(jié) 洛侖茲力與現(xiàn)代技術(shù)1課時

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1、 第六節(jié) 洛侖茲力與現(xiàn)代技術(shù)（1課時） 教學(xué)目標(biāo) （一）知識目標(biāo) 1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時，做勻速圓周運動． 2、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題． 3、知道質(zhì)譜儀的工作原理． （二）能力目標(biāo) 通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力． （三）德育目標(biāo) 通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，讓學(xué)生認(rèn)識先進(jìn)科技的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣． 教學(xué)重點 帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中的運動半徑和運動周期． 教學(xué)難點 確定垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動． 教

2、學(xué)用具 演示用特制的電子射線管。 教學(xué)方法 實驗、討論 教學(xué)步驟 （一）復(fù)習(xí) （二）新授 引入： 上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時，會受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動的？ 進(jìn)行： 1、觀察實驗： ①演示帶電粒子在電場中加速后的運動軌跡； ②演示當(dāng)建立了與運動方向垂直的勻強(qiáng)磁場后帶電粒子的運動軌跡，引導(dǎo)學(xué)生觀察做圓周運動所在平面與磁場方向的關(guān)系。 ③改變加速電場的電壓，觀察粒子圓周運動的半徑的變化；改變磁場的強(qiáng)弱，觀察粒子運動時半徑的變化。 2、討論半徑與周期（以學(xué)

3、生推導(dǎo)為主） ①圓周運動的半徑公式: ∴ ②周期公式的推導(dǎo): ∴ 注:周期的大小與半徑和速度無關(guān). 例1： 同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知 　?。?）帶電粒子進(jìn)入磁場的速度值有幾個？ 　?。?）這些速度的大小關(guān)系為?????? ． 　?。?）三束粒子從O點出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點所用時間關(guān)系為????? ． 例2：當(dāng)氫核和氦核以相同的動量垂直進(jìn)入磁場后，分別做勻速圓周運動，則氫核與氦核的半徑之比為 ；周期之比為 。若以相同的動能進(jìn)入磁場，其半徑之比

4、為 ；周期之比為 。 例3：討論:速度不同,質(zhì)量也不同的帶電粒子垂直進(jìn)入同一磁場，若其周期相同，則它們還有哪些量是相同的？ 3、速度選擇器和質(zhì)譜儀的工作原理 ⑴速度選擇器：將一帶正電的粒子q以速度v垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場,在電場力的作用下將發(fā)生偏轉(zhuǎn).若在勻強(qiáng)電場范圍內(nèi)再加一勻強(qiáng)磁場，使該粒子的運動不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則所加的磁場的方向如何？Ｂ的大小是多少？ ∵　　　∴ ∴ 引出速度選擇器：只有滿足的粒子才能通過速度選擇器． 討論：若將一個能通過某速度選擇器的正電荷換成一個電量相同的負(fù)電荷，速度不變，還能通過該速度選擇器嗎？ ⑵質(zhì)譜儀 首先請同學(xué)們閱讀課本上例題的分析

5、求解過程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理． （三）小結(jié)： 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場運動的情況，經(jīng)過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動．并根據(jù)牛頓運動定律得出粒子運動的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀． 但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場方向時，帶電粒子將不再是作勻速圓周運動． （四）作業(yè) 課后訓(xùn)練： 關(guān)于帶電粒子在磁場中的運動周期 　　例1 如圖所示，正、負(fù)電子初速度垂直于 磁場方向，沿與邊界成θ＝30°角的方向射入勻強(qiáng)磁場中，求它們在磁場中的運動時間之比． 　　解析：正電子將沿逆時針方向運動，經(jīng)過磁場的偏轉(zhuǎn)角

6、為： 　　負(fù)電子將沿順時針方向運動，經(jīng)過磁場的偏轉(zhuǎn)角為 　　因為正、負(fù)電子在磁場中運動的周期相同（），故它們的角速度也相同，根據(jù)φ=ωt　可知，正、負(fù)電子在磁場中運動的時間之比為： 關(guān)于帶電粒子在磁場中的運動軌跡 　　例2 如圖所示的矩形abcd范圍內(nèi)有垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，且ab長度為L，現(xiàn)有荷質(zhì)比為的正高離子在a處沿ab方向射入磁場，求離子通過磁場后的橫向偏移y和偏向角φ（設(shè)離子剛好從C點飛出）． 　　解析：離子作勻速圓周運動從 ，易知圓心在圖中的O處，即a、c兩處速度垂線的交點處． 　　橫向偏移 　　 ? 故有 　　從圖中易知偏向角 即為圓心角，而 　　∴?