带电粒子在磁场中运动一

1、带电粒子在磁场中运动一教学目标知识目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题3、知道质谱仪的工作原理能力目标 通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力情感目标通过学习质谱仪的工作原理， 让学生认识先进科技的发展， 有助于培养学生对物理的学 习兴趣教学建议教材分析 本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律： 半径以及周期， 通过复习相 关力学知识，利用力于运动的关系突破这一重点，需要注意的是：1、确定垂直射入匀强电场中的带电粒子是匀速圆周运动

2、；2、带电粒子的重力通常不考虑。教法建议 由于我们研究的是带电粒子在磁场中的运动情况， 研究的是磁场力与运动的关系， 因此 教学开始， 需要学生回忆相关的力学知识， 为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原 因、规律， 教师可以通过实验演示引入， 让学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分 析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力最后通过例题 讲解，加深知识的理解教学设计方案带电粒子在磁场中的运动 质谱仪一、素质教育目标（一）知识教学点1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并

3、会用它们解答 有关问题3、知道质谱仪的工作原理（二）能力训练点 通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力（三）德育渗透点 通过学习质谱仪的工作原理，理解高科技的巨大力量（四）美育渗透点 用电子射线管产生的电子做圆周运动的精美图像感染学生， 提高学生对物理学图像形式美的审美感受力二、学法引导1、教师通过演示实验法引入，复习提问法引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原 因、规律通过例题讲解，加深理解2、学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨 论例题，对规律加深理解、提高应用能力三、重点难点疑点及解决办法1、重点 带电粒子垂直射入匀

4、强磁场中的运动半径和运动周期2、难点 确定垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动3、疑点带电粒子的重力通常为什么不考虑？4、解决办法复习力学知识、 引导同学利用力与运动的关系分析， 讨论带电粒子在磁场中的运动情况。四、课时安排1 课时五、教具学具准备 演示用特制的电子射线管。六、师生互动活动设计教师先通过演示实验引入，再启发引导学生用力学知识分析原因，推导规律，通过例题讲解，学生思考和讨论进一步加深对知识的理解，提高学生运用知识解决实际问题的能力。七、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节教学首先通过演示实验告诉学生，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀

5、速圆周运动这一结论，然后试着用力与运动的关系分析粒子为什么做匀速圆周运动，再由学生推导带电粒子在磁场中的运动半径和周期，根据力学知识，重点是理解运动半径与磁感应强度、速度的关系；运动周期与粒子速率和运动半径无关.（三）重点、难点的学习与目标完成过程1、引入新课上一节我们学习了洛仑兹力的概念，我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时，会受到大小，方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用，今天我们来研究一下，受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的？2、粒子为什么做匀速圆周的运动？首先通过演示实验观察到，当带电粒子的初速度方向与匀强磁场方向垂直时，粒子的运动轨道是圆.在力学中我们学习过， 物体作匀速圆周运动的条

6、件是物体所受的合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直. 当带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时，通常它的重力可以忽略不计（请同学们讨论），可看作只受洛仑兹力作用，洛仑兹力方向和速度方向在同一个平面内， 由于洛仑兹力方向总与速度方向垂直，因而它对带电粒子不做功，根据动能定理可知运动粒子的速度大小不变，再由八 小"可知，粒子在运动过程中所受洛仑兹力的大小即合外力的大小不变，根据物体作匀速圆周运动的条件得出带电粒子垂直匀强磁场运动时，作匀速圆周运动.3、粒子运动的轨道半径和周期公式带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时做匀速圆周运动，其向心力等于洛仑兹力， 请同学们根据牛顿第二定律，推导带电粒子的运

7、动半径和周期公式.r -T 经过推导得出粒子运动半径一扌，运动周期亠'。运用学过的力学知识理解， 当粒子运动速度较大时， 粒子要离心运动，其运动半径增大， 所以速度大，半径也大；当磁场较强时，运动电荷受洛仑兹力增大，粒子要向心运动，其运 动半径减小，所以磁感应强度大，半径小由于带电粒子运动速度大时，其运动半径大，运动轨迹也长，可以理解粒子运动的周期与速度的大小和轨道半径无关.为了加深同学们对半径和周期公式的理解，举下面的例题加以练习.例1同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则 可知(1) 带电粒子进入磁场的速度值有几个？(2) 这些速度的大小关系为 .(3

8、) 三束粒子从 0点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为 .4、质谱仪首先请同学们阅读课本上例题的分析求解过程，然后组织学生讨论质谱仪的工作原理.(四) 总结、扩展本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况，经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动.并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式.最后我们讨论了它的一个具体应用一一质谱仪.但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时，带电粒子将不再是作匀 速圆周运动.八、布置作业(1) P156 (1)(6)M K五、带电粒子在磁场中的运动质谱仪九、板书设计、运动轨迹粒子作匀速圆周运动.、半径和周期运动半径:运动周期：

9、X三、质谱仪典型例题关于带电粒子在磁场中的运动周期例1如图所示，正、负电子初速度垂直于磁场方向，沿与边界成 匚角的方向射入匀强磁场中，求它们在磁场中的运动时间之比.解析：正电子将沿逆时针方向运动，经过磁场的偏转角为：负电子将沿顺时针方向运动，经过磁场的偏转角为=3604-2fi =300*因为正、负电子在磁场中运动的周期相同（），故它们的角速度也相同，根据F c 可知，正、负电子在磁场中运动的时间之比为：关于带电粒子在磁场中的运动轨迹例2如图所示的矩形abed范围内有垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场，且ab长度为L,现有荷质比为的正高离子在a处沿ab方向射入磁场，求离子通过磁场后的 横向

10、偏移y和偏向角（设离子刚好从 C点飞出）.解析：离子作匀速圆周运动从，易知圆心在图中的 O处，即a、e两处速度垂线的交点处.横向偏移-/ R .R = wW Bq故有y- - （）3-Z3Bq ” Bq从图中易知偏向角 犷即为圆心角，而 亠-匚$ arc sm'习题精选1如图所示，在正交的匀强电场和匀强磁场区域内（磁场垂直纸面向里），有一离子（不计重力)A.B.C.D.从匀强电场左边飞入，恰能沿直线飞过此区域，则（若离子带正电，E方向应向下若离子带负电，E方向应向上若离子带正电，E方向应向上不管离子带何种电荷，E的方向都向下 2、ab是一弯管，其中心线是半径为 R的一段圆弧，将它置于一

11、给定的匀强磁场中，磁场方 向垂直于圆弧所在平面（即纸面），并且指向纸外，有一束粒子对准a端射入弯管，如图所示，粒子有不同的质量、不同的速度，但都是一价正离子，则（）A. 只有速度大小一定的粒子可沿中心线通过弯管B. 只有质量大小一定的粒子可沿中心线通过弯管C. 只有动量大小一定的粒子可沿中心线通过弯管D. 只有动能大小一定的粒子可沿中心线通过弯管3、质子和了粒子由静止出发经过同一加速电场加速后, 场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁 ）A.速度之比为2: 1B.周期之比为1 : 2C.半径之比为1 : 2D.角速度之比为1 : 14、如图所示，一带电粒子

12、（重力不计）在匀强磁 场中沿图中轨道运动， 中央是一簿绝缘板, 粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知（）A. 粒子的动动方向是 abcdeB. 粒子带正电C. 粒子的运动方向是 edcbaD.粒子在下半周期比上半周期所用时间长参考答案1、AD 2、C 3、B 4、BC扩展资料带电粒子在磁场中运动的周期性由于洛仑兹力不做功但能使带电粒子发生偏转，若所受合力等于洛仑兹力则做匀速圆周运动，从而产生周期性重复，使周期出现多解.例如图所示在 x轴上方有垂直 于xy平面向里的匀强磁场，磁感强度 B已知；在x 轴下方有沿y轴负方向的匀强电场， 场强为E. 质量为m电量为一q的粒子从坐标原点 0 沿着y轴正方向射出，若要求射出后能经过x轴上P点