物理教案_《带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案.pptxVIP

课时3.6　带电粒子在匀强磁场中的运动 课时3.6　带电粒子在匀强磁场中的运动 1.通过实验探究带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场中的运动。 2.通过理论分析带电粒子在匀强磁场中会做匀速圆周运动的条件,并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。 3.能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题。 4.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。 1.带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力的特点:洛伦兹力总是与速度方向______,因此洛伦兹力不改变带电粒子速度的_____,不对带电粒子_____,也就不改变其_______。 (2)沿着与磁场______的方向射入磁场的带电粒子,在______磁场中做匀速圆周运动,由__________提供向心力。 2.质谱仪 质谱仪是通过测量带电粒子在匀强______中做匀速圆周运动时轨道的_____来计算粒子的_______或 ______的仪器。 3.回旋加速器 (1)原理:回旋加速器利用______控制轨道,利用______进行加速。 (2)优点:可以大大______加速器装置所占的空间。 (3)缺点:带电粒子的能量达到__________后,就很难再加速。 垂直 大小 做功 能量 垂直 匀强 洛伦兹力 磁场 半径 比荷 质量 磁场 电场 缩小 25~30 MeV 1.请总结一下洛伦兹力有哪些特点? 2.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径与哪些因素有关? 3.带电粒子在匀强磁场中的运动周期与速度有关吗? 解答:(1)洛伦兹力总与速度方向垂直;(2)洛伦兹力不改变带电粒子速度的大小;(3)洛伦兹力不对带电粒子做功。 解答:粒子的质量、电荷量、速度以及磁场的磁感应强度。 解答:周期与速度无关。 主题1:实验——观察带电粒子在匀强磁场中的运动规律 用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的运动,回答下列问题。 (1)由实验可以看出电子束径迹的半径r与磁感应强度B和电子速度v有什么关系? (2)教材图3.6-3(带电粒子在气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)中的带电粒子的径迹为什么有很多不是圆周而是螺旋形? 解答:(1)由实验可以看出,当电子速度v一定时,电子束径迹的半径r随磁感应强度B的增大而减小;当磁感应强度B一定时,电子束径迹的半径r随电子速度v的增大而增大。 (2)这是由于带电粒子在运动的过程中要克服阻力,使其能量降低,速度减小,因此径迹的半径减小。 主题2:理论探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律 阅读教材中“带电粒子在匀强磁场中的运动”标题下的内容,回答下列问题。 (1)沿着与磁场垂直的方向射入的带电粒子在匀强磁场中做什么运动?其所受洛伦兹力起什么作用? (2)质量为m、电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中时,粒子运动径迹的半径r和周期T是多少? 解答:(1)沿着与磁场垂直的方向射入的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其所受洛伦兹力起向心力的作用。   主题3:质谱仪的原理 阅读教材中本节例题以及相关内容,回答下列问题。 (1)如果从离子源产生的离子经电场加速后,不是直接进入磁场而是由小孔进入一个速度选择器,再进入磁场,如图甲所示,你知道速度选择器的工作原理吗? (2)如果带电粒子的电荷量相同而质量不同,则它们经速度选择器进入磁场后做圆周运动的半径相同吗?为什么?   主题4:回旋加速器 阅读教材中“回旋加速器”标题下面的内容,回答下列问题。 (1)回旋加速器两端所加的交流电压的周期由什么决定? (2)有同学说:“回旋加速器两D形电极间所加交变电压越大,带电粒子最后获得的能量越高?”你认为该同学的说法正确吗?为什么? 解答:(1)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速,使之能量不断提高,交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的周期。因此,交流电压的周期由带电粒子的质量m、带电荷量q和加速器中磁场的磁感应强度B来决定。   1.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每小段都可以近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变),从图中情况可以确定 (　　)。 A.粒子从a到b,带正电 B.粒子从b到a,带正电 C.粒子从a到b,带负电 D.粒子从b到a,带负电 【解析】粒子速度逐渐减小,其轨迹半径必逐渐减小,可见粒子是从b到a,根据受力方向知其为正电荷。 B 2.处在匀强磁场内部的两个相同的电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场,经偏转后,先回到原来出发点的是 (　　)。 A.A先到达　　　　B.同时到达 C.B先到达 D.无法判断 【解析】带电粒子在磁场中运动的周期与其运动速率无关,