CH Ⅲ 磁场中的作用力 2、洛仑兹力的运用(1课时).doc

普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1（人教版） 六合高级中学教案 - 3 -CH 磁场中的作用力 2、洛仑兹力的运用（1课时）l 教学目标1 知识与技能：（1） 进一步巩固左手定则。（2） 知道当带电粒子垂直进入磁场时，运动电荷将受洛仑兹力而发生偏转。能判定曲线的轨迹。能运用这些知识理解回旋加速器、显象管和磁流体发电机的工作原理。2过程与方法：培养分析解决问题的能力；尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生产、生活相关的实际问题。3情感态度与价值观：了解近代物理学发展的历史，体会人类探索自然规律的科学态度和科学精神。l 教学重难点：巩固掌握运动电荷在磁场中受力偏转的方向，能运用其解释实际问题。l 教学方法：讲授法，讨论法。l 教具使用： 课件显象管、回旋加速器、磁流体发电机等等。l 教学过程1. 讲评作业，复习旧知（1） 关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是（）AF、B、v三者必定均保持垂直BF必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vCB必定垂直于F、v，但F不一定垂直于vDv必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B强调：洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。当速度方向改变时，洛仑兹力的方向也随之变化。所以垂直进入匀强磁场的带电粒子在这样的变力作用下才能做匀速圆周运动。（2） 电子的速率v=3106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？（3） 如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是（）（4） 来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_A竖直向下沿直线射向地面B相对于预定地面向东偏转C相对于预定点稍向西偏转D相对于预定点稍向北偏转2. 磁偏转与电视显像管的工作原理给出右图所示显象管的内部结构略图。简要说明电子枪、偏转线圈和屏幕等结构：提问：（1）要是电子打在A点，偏转磁场应该沿什么方向？垂直纸面向外（2）要是电子打在B点，偏转磁场应该沿什么方向？ 垂直纸面向里（3）要是电子打从A点向B点逐渐移动，偏转磁场应该怎样变化？先垂直纸面向外并逐渐减小，然后垂直纸面向里并逐渐增大。学生阅读教材，进一步了解显像管的工作过程。3. 磁偏转与回旋加速器 引导学生阅读教材有关内容，了解各种加速器的发展历程，体会回旋加速器的优越性。课件演示，回旋加速器的工作原理，根据情况先由学生讲解后老师再总结。应使学生明白下面几个问题：（1） 人们为什么要建造加速器？人们为了揭示原子核的内部构造，希望用高能粒子将原子核打破，为了获得高能粒子，就要建造加速器。（2） 直线加速器的原理是什么？在学习中知道：电场力可以对带电粒子做功使粒子动能增加，而洛伦兹力不能对运动电荷做功。因此，在直线加速器中都是通过电场对带电粒子做功使其能量增大的。（3） 为什么要建造多级加速器？当两金属板间电势差太大时会出现的放电现象，为此，粒子获得的能量并不太高，而经过多级加速后使粒子获得更大的能量。A0A1A2A3A， A， （4） 回旋加速器的构造和加速原理是什么？ 如图1所示，A和C两个D盒形，两盒间留有一窄缝，并加上周期性变化的交变电场，在盒子所处空间加一匀强磁场组成回旋加速器。 带电粒子在盒内只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，在两盒间电场的加速下速率不断增大，这就是其基本原理。（5） 回旋加速器能不断加速带电粒子的关键是什么？关键有二，其一是带电粒子在匀强磁场中回转周期与粒子的速率无关，始终保持不变，其二是，调节交变电源的周期与粒子回转周期相同，即可不断加速带电粒子。SRBv等离子体4磁偏转与磁流体发电机的原理。从发电的机理上讲，磁流体发电与普通发电一样，都是根据法拉第电磁感应定律获得电能。所不同的是，磁流体发电是以高温的导电流体（在工程技术上常用等离子体）高速通过磁场。这时，等离子体会在磁场作用下发生偏转，使两极板上堆积异种电荷，产生电压。一旦接通两极板，电荷定向移动，就形成了电流。磁流体发电中所采用的导电流体一般是导电的气体，也可以是液态金属。常温下的气体是绝缘体，只有在很高的温度下，例如6000K以上，才能电离，才能导电。当这种气体到很高的速度通过磁场时，就可以实现具有工业应用价值的磁流体发电。PxS1U请大家根据右图（也可是书P62/图3-25）判断一下该发电机的正极和负极分别是哪个板？4. *磁偏转与质谱仪质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示。离子源S产生质量为m、电量为q的正离子，离子产生出来时速度很小，可以看作速度为零。产生的离子经过电压U加速，进入磁感强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照相底片上的P点。测得P点到入口处S1的距离为x.。由于粒子在磁场中的运动是圆周运动，所以X=2r=2mv/qB；我们可以根据测得的X和已知的速度（由电场来提供）磁感应强度来计算出电荷的质量（电量比较好测量）。abDv 教师引导学生对结果进行讨论，让学生了解有关质谱仪的知识。让学生了解质谱仪在科学研究中的作用。5.