高二物理人教选修31课件带电粒子在匀强磁场中的运动第一课时

1、6带电粒子在匀强磁场中的 运动 第一课时,6带电粒子在匀强磁场中的运动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 教学目标,教学目标,1理解洛伦兹力对粒子不做功 2理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 3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. 知道质谱仪的工作原理 4知道回旋加速器的基本构造、工作原理及用途.,6带电粒子在匀强磁场中的运动 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和周期公式，并能用来分析有关问题 难点 (1)粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 (2)综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒

2、子在复合场中的问题,重点难点,本节教学过程中，建议通过引导学生由洛伦兹力对运动电荷的作用力的分析，逐步得出带电粒子在磁场中的运动规律，通过让学生推导半径公式、周期公式等教学过程，培养学生的迁移能力，体会如何用已学知识来探讨研究新问题,教学建议,6带电粒子在匀强磁场中的运动 教学建议,6带电粒子在匀强磁场中的运动 新课导入,新课导入,在此学生很有可能根据带电粒子进入匀强电场做平抛运动的经验，误认为带电粒子垂直进入匀强磁场也做类平抛运动在这里不管学生回答正确与错误，都应马上追问：为什么？引导学生思考，自己得出正确答案 教师演示实验：带电粒子在磁场中的运动洛伦兹力演示仪 多媒体展示粒子在电场和磁场中

3、的轨迹图，比较带电粒子垂直进入匀强电场和匀强磁场这两种情况下运动轨迹的差别 学生自己得出结论：粒子在匀强磁场中做圆周运动 教师：今天我们来学习带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪,6带电粒子在匀强磁场中的运动 新课导入,导入二 磁流体发电、质谱仪、电磁流量计、正负电子对撞机、回旋加速器、电子显微镜等等科技应用，都离不开带电粒子在磁场中的运动今天我们就开始探究带电粒子在磁场中运动的规律.,6带电粒子在匀强磁场中的运动 新课导入,6带电粒子在匀强磁场中的运动 知识必备,知识必备,知识点一带电粒子在磁场中运动 1若vB，带电粒子以速度v做匀速直线运动(此情况下洛伦兹力F0) 2若vB，带电粒子在垂直于

4、磁感线的平面内以入射速度v做匀速圆周运动 (1)向心力由_提供，即qBvmv2/r. (2)轨道半径：R_ (3)周期：T_,洛伦兹力,mv/qB,2m/qB,6带电粒子在匀强磁场中的运动 知识必备,半径,6带电粒子在匀强磁场中的运动 知识必备,知识点三回旋加速器 1结构：如图362所示，D1、D2为同一水平面内半圆形中空金属盒(称为D形盒)，两盒间留有一定宽度的空隙，置于真空中，由高频振荡器产生的交变电压加于两D形盒间，这个电压将在两盒空隙间产生_以加速带电粒子由大型电磁铁产生的_垂直于金属盒，由于静电屏蔽效应，盒内电场强度近似为零,6带电粒子在匀强磁场中的运动 知识必备,电场,匀强磁场,2

5、加速过程：被加速的粒子由加速器中心的粒子源进入两D形盒间的电场被加速，进入D形盒中，在D形盒中做_运动，其运动周期T2m/qB为确定值(与粒子运动速率和半径无关)经过后，粒子由D形盒穿出，这时两D形盒间的电场方向与前者相反，粒子在两D形盒空隙中再次被加速获得新的能量被加速的粒子在D形盒内做圆周运动的半径Rmv/qB随速度增大而增大，最后当被加速粒子趋于D形盒边缘时，通过特殊装置将其引出，即获得高能量粒子,6带电粒子在匀强磁场中的运动 知识必备,电场,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,考点一带电粒子在磁场中运动时间的分析 想一想 带电粒子在磁场里做圆周运动，其运动周期与速度有关吗？当圆弧的

6、圆心角为时，运动时间怎么计算？,学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,例1如图364所示，在垂直于纸面向里的足够大的匀强磁场中，有a、b两个电子从同一位置沿垂直磁感线方向开始运动，a的初速度为v，b的初速度为2v，则() Aa先回到出发点 Bb先回到出发点 Ca、b同时回到出发点 D不能确定,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,要点总结 确定带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心、半径的方法： (1)圆心的确定因为洛伦兹力F指向圆心，根据Fv，画出粒子运动轨

7、迹上任意两点(一般是射入和射出磁场的两点)的F的方向，其延长线的交点为圆心 (2)半径的确定半径的确定一般是利用几何知识，常用解三角形的方法及圆心角等于圆弧上弦切角的两倍等知识,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,例2 (多选)粒子(He)和氘核(H)垂直于磁感线方向进入同一匀强磁场中，它们做匀速圆周运动的半径相同，其原因可能是它们() A进入磁场的初速度相同 B进入磁场的初动能相同 C进入磁场的mv相同 D进入磁场前均由静止起经同一电场加速,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,例3 如图365所示，MN和PQ两板平行且板间存在垂直纸面向里的匀强

8、磁场，两板间距离及两板长均为d.一带正电的质子从MN板的正中间O点以速度v0垂直射入磁场，为使质子能射出两板间，试求磁感应强度B的取值范围(已知质子所带电荷量为e，质量为m),6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,考点三回旋加速器 想一想 有同学认为回旋加速器的加速是电场完成的，粒子的最大速度只与电场有关，与磁场无关，是否正确？,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,例 44(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒

9、子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图366所示设D形盒半径为R，若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f，则下列说法正确的是() A质子被加速后的最大速度不可能超过2fR B质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速粒子,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 学习互动,6带电粒子在匀强磁场中的运动 备用习题,备用习题,6带电粒子在匀强磁场中的运动 备用习题,6带电粒子

10、在匀强磁场中的运动 备用习题,6带电粒子在匀强磁场中的运动 备用习题,6带电粒子在匀强磁场中的运动 备用习题,6带电粒子在匀强磁场中的运动 备用习题,6带电粒子在匀强磁场中的运动 自我检测,自我检测,1(带电粒子在磁场中运动结论)如图367所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(图中未面出)，且B上B下1 ，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时，速度方向和电荷量不变，不计重力，则穿越前和穿越后粒子的动能之比为() A41B21 C2D.1,6带电粒子在匀强磁场中的运动 自我检测,6带电粒子在匀强磁场中的运动 自我检测,6带电粒子在匀强磁场中的运动 自我检测,6