带电粒子在匀强磁场中的运动

第PAGE1页共NUMPAGES4页带电粒子在匀强磁场中的运动【教材 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 】本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电磁学知识的综合。通过对本节知识的学习，学生能够把洛伦兹力和动力学知识有机地结合起来，加深对力、磁场知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力。【教学重点】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。【来.源：全,品…中&高*考*网】【教学难点】1.带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动的基本规律。qvB=mv2/r2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.【教学过程】复习旧知引入新课[问题1］匀速圆周运动受力有什么特点？向心力大小公式？速度有什么特点？生：做匀速圆周运动的物体受力合力指向圆心，F=mv2/r，速度大小不变，方向不断改变。【来.源：全,品…中&高*考*网】[问题2］带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力吗？生：当带电粒子的速度与磁场方向平行时，带电粒子不受洛念伦兹力。[问题3］洛伦兹力的大小怎么计算？生：F=qvBsinθ[问题4］洛伦兹力的向如何确定？生：左手定则[问题5］洛伦兹力有什么特点？生：对运动电荷不做功，不改变速度大小只改变速度方向。引入：带电粒子进入匀强磁场时将做什么运动呢？今天我们就来讨论—带电粒子在匀强磁场中的运动（二）新课教学一.带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计）1.带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？学生分析得出结论：全【品教学网，用后离不了！匀速直线运动2.带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？理论分析:首先回顾匀速圆周运动的特点：速率不变，向心力和速度垂直且始终在同一平面，向心力大小不变始终指向圆心。带电粒子在匀强磁场中的运动时速度、受力否符合上面3个特点。得出猜想：带电粒子垂直射入匀强磁场后做全【品教学网，用后离不了！匀速圆周运动。3.在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r和周期T，与速度v、磁场强度B的关系？学生推导：（1）圆周运动的半径qvB=/RR=mv/qB（2）圆周运动的周期T==2πR/vT=2πm/Bq教师总结：①同一粒子在相同磁场中半径跟速率成正比。②同一磁场周期与r和v均无关，而与比荷q/m成反比。实验验证1—洛伦兹力演示仪结构：①电子枪：射出电子②加速电场：作用是改变电子束出射的速度③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场（2）实验结论：全【品教学网，用后离不了！①沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。②磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。③粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小。实验验证2图片：带电粒子在汽泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低，速度减小，径迹就呈螺旋形。结论：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动。例1：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为Ｕ的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，最后打到照相底片Ｄ上求：（１）求粒子进入磁场时的速率（２）求粒子在磁场中运动的轨道半径解：由动能定理得：qU=mv2/2,解得：粒子在磁场中做匀速圆周运动得半径为：R＝mv/qB=m/qB=教师引导分析：由例1的结果可知r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝，而且这些个量中，u、B、r可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷或算出质量，这就是质谱仪。二.实际应用1.质谱仪质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的，他用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在，现在的质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子质量和分析同位素的重要工具。2.加速器（1）直线加速器①加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使其动能增加，即qU=ΔEk②直线加速器的多级加速：(多媒体演示直线加速器的原理图)由动能定理可知，带电粒子经N级的电场加速后增加的动能为:ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器①由美国物理学家劳伦斯于1932年发明。②多媒体演示回旋加速器结构与加速带电粒子的过程。【来.源：全,品…中&高*考*网】③加速原理：通过“思考与讨论”让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周期公式T=2πm/qB，明确带电粒子的周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关，从而理解回旋加速器的原理。老师再进一步归纳各部件的作用：磁场的作用：交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场加速。电场的作用：回旋加速器的的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。交变电压的作用：为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。教师引导学生总结:1）带电粒子在匀强磁场中的运动周期跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。T=2πm/Bq2）交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。3）粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。4）由于侠义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。例2：1989年初，我国投入运行的高能粒子回旋加速器可以把电子的能量加速到2.8GeV;若改用直线加速器加速，设每级的加速电压为U=2.0×105V，则需要几级加速？解：设经n级加速,由neU=E有n=E/eU=1.4×104（级）巩固练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：（1）粒子的回转周期是多大？（2）高频电极的周期为多大？全【品教学网，用后离不了！（3）粒子的最大动能是多大？（4）粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比?（三）小结：由学生对本节要点做简要小结【板 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 设计】带电粒子在匀强磁场中的运动一.带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）1.带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态全【品教学网，用后离不了！匀速直线运动【来.源：全,品…中&高*考*网】2.带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？匀速圆周运动半径公式R=mv/qB周期公式T=2πm/Bq【来.源：全,品…中&高*考*网】注：①同一粒子在相同磁场中半径跟速率成正比。②同一磁场周期与r和v均无关，而与比荷q/m成反比。二.实际应用1.质谱仪2.加速器（1）直线加速器（2）回旋加速器【教学后记】本节课的重点是在让学生理解带电粒子垂直进入匀强磁场后，洛伦兹力总与速度垂直不做功的特点，从受力分析得到运动方程，从而得到半径和周期公式。教师在整节课中，通过提出问题→理论分析加猜想→实验验证→例题巩固，让学生自己分析探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，推导粒子运动的轨道半径和周期公式，与此同时培养学生的推理能力。这一教学过程充分体现了教师着意培养学生的科学探究，体现了新课标 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的“知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观”三位一体的课程功能。在正式上课时，开始复习时复习圆周运动公式，由于普通班学生的层次不高，所以当让学生自己推导匀速圆周运动半径和周期公式时反应有点慢。这也是之前准备时没有很好的考虑到学生对原来的知识有些遗忘，这也说明了在新旧知识交换的时候，对以前学过的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 要不断的加以巩固，尽量不要让学生在课堂学习时出现没必要的偏差。