带电粒子在匀强磁场中的运动教案

由 文化的魅力 分享时间：2024-02-02 06:22:15 加入收藏我要投稿点赞

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带电粒子在物理学中是指带有电荷的微粒。它可以是次原子粒子，也可以是离子。一团带电粒子，或是带有一定比例带电粒子的气体，会被称为等离子。下面是小编为大家整理的带电粒子在匀强磁场中的运动教案5篇，希望大家能有所收获!

带电粒子在匀强磁场中的运动教案1

教学目标

知识目标

1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动.

2、知道示波管的构造和原理.

能力目标

1、渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法.

2、提高学生的分析推理能力.

情感目标

通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质.

教学建议

本节内容是电场一章中非常重要的知识点，里面涉及到电学与力学知识的综合运用，因此教师在讲解时，一是注意对力学知识的有效复习，以便于知识的迁移，另外，由于带电粒子在电场中的运动公式比较复杂，所以教学中需要注意使学生掌握解题的思维和方法，而不要一味的强调公式的记忆.

在讲解时要渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素(忽略带电粒子的重力)的科学的研究方法.

关于示波管的讲解，教材中介绍的非常详细，教师需要重点强调其工作原理，让学生理解加速和偏转问题——带电粒子在电场中加速偏转的实际应用.

--示例

第九节带电粒子在匀强电场中的运动

1、带电粒子的加速

教师讲解：这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动，关于运动，在前面的学习中我们已经研究过了：物体在力的作用下，运动状态发生了改变，同样，对于电场中的带电粒子而言，受到电场力的作用，那么它的运动情况又是怎样的呢?带电粒子在电场中运动的过程中，电场力做的功大小为，带电粒子到达极板时动能，根据动能定理，，这个公式是利用能量关系得到的，不仅使用于匀强电场，而且适用于任何其它电场.

分析课本113页的例题1.

2、带电粒子的偏转

根据能量的关系，我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态，下面，我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况.

(教师出示图片)为了方便研究，我们选用匀强电场：平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场.

①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态.

带电粒子处于静止状态，，，所受重力竖直向下，场强方向竖直向下，带电体带负电，所以所受电场力竖直向上.

②若且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动.(变速直线运动)

A、打入正电荷，将做匀加速直线运动.

B、打入负电荷，由于重力极小，可以忽略，电荷只受到电场力作用，将做匀减速直线运动.

③若，且与初速度方向有夹角，带电粒子将做曲线运动.，合外力竖直向下，带电粒子做匀变速曲线运动.(如下图所示)

注意：若不计重力，初速度，带电粒子将在电场中做类平抛运动.

复习：物体在只受重力的作用下，以一定水平速度抛出，物体的实际运动为这两种运动的合运动.水平方向上不受力作用，做匀速直线运动，竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动.

水平方向：

竖直方向：

与此相似，当忽略带电粒子的重力时，且，带电粒子在电场中将做类平抛运动.与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上，带电粒子做加速度为的匀变速直线运动.

例题讲解：已知，平行两个电极板间距为d，板长为l，初速度，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q.分析带电粒子的运动情况：

①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，;在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，，称为侧移.若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢?

②射出时的末速度与初速度的夹角称为偏向角.

③反向延长线与延长线的交点在处.

证明：

注意：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况.如果带电粒子没有从电场中穿出，此时不再等于板长l，应根据情况进行分析.

得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况，下面，我们看看其实际的应用示例.

3、示波管的原理：

学生首先自己研究，对照例题，自学完成，教师可以通过放映有关示波器的视频资料加深学生对本节内容的理解.

4、教师总结：

教师讲解：本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合，带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计.对于示波管，实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用.

5、布置课后作业

带电粒子在匀强磁场中的运动教案2

【课题】

《带电粒子在匀强电场中的运动》──人民教育出版社新课标教材《选修3-1》，2004年5月第一版，第一章第8节。

【学习任务分析】

1、探究带电粒子在匀强电场中的加速、偏转规律。

2、探究示波管的工作原理。

【学习者分析】

思维基础：平时教学中，注重“模型分析-猜想-实验验证-上升理论”模式的教学，学生已习惯于这种科学探究的学习模式。

心理特点：学生在强烈兴趣(实验引入)的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。

已有知识：学生熟悉自由落体运动规律;理解粒子在电场中的受力特征和功能关系。

【教学目标】

一、知识与能力

1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析和解决加速和偏转方面的问题。

2、知道示波管的基本原理。

3、让学生动脑(思考)、动笔(推导)、动手(实验)、动口(讨论)、动眼(观察)、动耳(倾听)，培养学生的多元智能。

二、过程与方法

1、通过复习自由落体运动规律，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。

2、通过由浅入深、层层推进的探究活动，让学生逐步了解示波管的基本原理。

3、使学生进一步发展“猜想-实验理论”的科学探究方法，让学生主动思维，学会学习。

三、情感态度与价值观

1、通过理论分析与实验验证相结合，让学生形成科学世界观：自然规律是可以理解的，我们要学习科学，利用科学知识为人类服务。

2、利用带电粒子在示波管中的蓝色辉光、示波器上神奇变换的波形，展现科学现象之美，激发学生对自然科学的热爱。

【教学过程分析和设计】

一、实验引入，激发兴趣

1、接通示波管电源，演示带电粒子在电场中运动撞击气体而发出蓝色辉光，调节加速和偏转电压，轨迹发生改变，引发学生强烈兴趣。指出蓝色辉光不是电子，但可以显示电子运动轨迹，如图所示。

2、接通示波器电源，演示荧光屏上的正弦图像，如图所示。

3、在大屏幕上投影出本节课的学习目标。

二、探究带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律

1、〖探究1〗带电粒子经过电压U加速，如何求获得的速度?如图一所示。

学生动笔推导，老师巡堂，找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，其它学生对照。此处为刚学内容，一般学生都能很快由动能定理推出速度。从快处理。

2、提问：平抛运动的规律?

学生动笔推导，老师巡堂，找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，其它学生对照。此处知识简单，从快处理。

3、〖探究2〗带电粒子以初速度v0垂直电场方向进入偏转电场，从另一端穿出。粒子在电场中做何运动?其偏转距离y和偏转角的正切值tan θ如何计算?与U有何关系?如图二所示。

学生推导，老师巡堂，个别指导。时间约5分钟。找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，教师作出评价，其它学生对照。

4、〖探究3〗带电粒子以vt速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动?在荧光屏上的偏转距离y′如何计算?y′与U有何关系?如图三所示。

三、探究示波管的工作原理

1、提问：若x=l=4cm，v0=8×10m/s，则电子穿过偏转电极间的时间t为多少?意味着什么?

学生通过简单计算，易知t=l/v0=1/(2×10)s，即为20亿分之1秒!可以认为电子的偏转是几乎不需要时间的。若偏转电压发生变化，则电子在荧光屏上的位置同步变化!如图四所示。这是理解示波管原理的关键所在。

862、〖探究1〗探究荧光屏上图像与竖直方向电压关系

探究方式：先投影出表格中左边电压图像，学生分组讨论、猜想，小组发言陈述荧光屏上可能图像及理由，再由老师实验演示(从学生信号源向示波器输入方波信号，扫描置于“外x”档)，与表格右边图像对照，是否一致。当猜想与实验结果一致时，学生能立即享受到成功的喜悦;不一致时，更能引发学生思考，学生在解决思维冲突中构建知识，提高能力。

3、〖探究2〗探究荧光屏上图像与水平方向电压关系

说明：将方波电压由竖直方向变为水平方向的规律是容易理解的，但偏转电压由跳跃式的变为连续变化的锯齿波，学生在思维上有较大难度。而在第1步中通过计算得出偏转时间极短，这里还可以与锯齿波的周期进行比较，电子大概在锯齿波周期的千万分之一内就通过了偏转电场!可以认为，电子在迅速穿过偏转电场过程中，偏转电压还“来不及”变化!由此得到每一个瞬时电压对应于荧光屏上一个唯一点，荧光屏上的位置与电压同步均匀变化，这个过程叫“扫描”。有此基础，以后的探究就简单多了。

4、〖探究3〗探究示波管原理

说明：先行呈示水平和竖直方向电压波型，学生作出猜想、讨论、小组发言，阐述荧光屏将出现何种图像和理由;再由老师实验演示;最后由几何画板课件模拟两个匀速直线运动合成规律(如左下图所示)，以加强理解。

正弦波图像的显示原理与方波基本相同，探究步骤同上。用几何画板课件模拟一个匀速直线运动和一个简谐运动合成规律(如右上图所示)，以加强理解。

四、课外探究活动

1、如何得到如下所示波型?同学之间可以通过讨论、猜想，到实验室进行实验验证。必要时可以寻求老师和实验员的帮助。

2、上网查询了解示波器有哪些用途?有哪些种类?将结果发布在校园论坛上，与大家共享。

五、作业

1、课后练习

【教学策略】

一、提出先行组织者，逐步分化，综合贯通

从3个方面执行知识的先行组织：

1、通过示波管辉光和示波器正弦波型演示，激发学生强烈兴趣，然后在大屏幕投影出学习目标，形成学习动机。

2、复习相关已有知识，如自由落体运动规律、电场知识。

3、在知识的组织结构功能方面，表现出形式图式的性质和特征：设计理解示波管工作原理的表格，目标任务一目了然。

二、知识建构

通过复习旧知识，构建新知识，着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到其困难发展区的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展。

三、支架式教学

采用“剥壳”方式，将示波管原理的难度层层分解，使学生从最低一级“支架”逐渐往上“爬”，“爬”不上去还可以从目标表格退回学习，理解后继续前进，让学生一步步取得成功。

四、探究式学习

1、让学生自己根据已有知识推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律，获得合理知识结构。

2、设计表格，让学生自己探究出示波管的工作原理。

3、学生分组探究，培养学生的协作、沟通、表达能力和团队精神。

【教学评价与反思】

一、成功之处

1、运用国内外先进教学理念，采用探究式教学，支架式设计，让学生自己获得规律，理解原理，学生的学习效果和知识的牢固程度要远远优于传统教学模式。事实证明，学生在以后做示波器实验时已相当熟练;即使经过一年后，高三复习时也有大部分学生对该部分知识记忆犹新。

2、采用“理论—猜想—实验理论”模式，有效调动学生多种感官，发展学生多元智能，面向全体学生，让具有不同特点的学生都能得到发展，注重因材施教。

3、以学生为课堂主体，老师起着引领方向和监控全局的作用。老师的主体作用表现在课前：如何引入?如何设问?如何设计探究的层次和难度?设计合理的教学设计，永远是一项极具挑战性和创造性的工作。

4、这节课的重点是推导、理解规律而非计算。为了避免在计算上花费太多时间，两个例题中都不要求算出结果，因为粒子速度、偏转距离和偏向角对示波管的原理影响都不大。但有一个数据是很重要的──粒子穿过偏转电场的时间极短。把此细节放大，是为了让学生理解偏转距离随偏转电压同步变化，这是理解示波管原理的关键所在。

5、采用多媒体技术，免去板书时间，大大提高课堂执行效率。采用幻灯片投影，方便学生交流学习成果。

二、问题反思

1、学生能力因人而异，在推导规律过程中，少数学生不能按时完成，影响对后续知识的理解。但探究模式为大势所趋，老师最好不要代替学生进行推导。要让学生逐渐适应探究学习，提高独立研究能力，有困难的学生可课后单独指导。

2、课堂容量较大，既有理论推导，又有猜想讨论，还有实验验证。老师要宏观调控，合理分配时间。重点在弄清基本原理，不能增加其它例题，留待后续解决。

3、学生对示波管的原理还处在探究中，加之示波器的面板又十分复杂，因此不可能由学生自己完成探究实验。学生的主体作用表现在理论推导、猜想分析等一系列思维活动中，实验均为老师演示。以后有专门的学生实验来练习使用示波器。

带电粒子在匀强磁场中的运动教案3

(一)知识与技能

1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题.

2、知道示波管的构造和基本原理. (二)过程与方法

通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力 (三)情感、态度与价值观

通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神重点

带电粒子在匀强电场中的运动规律难点

运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题教学方法

讲授法、归纳法、互动探究法教具多媒体课件

教学过程 (一)引入新课

带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化.在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。

具体应用有哪些呢?本节课我们来研究这个问题.以匀强电场为例。 (二)进行新课

教师活动：引导学生复习回顾相关知识点 (1)牛顿第二定律的内容是什么? (2)动能定理的表达式是什么? (3)平抛运动的相关知识点。 (4)静电力做功的计算方法。

学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。师生互动强化认识： (1)a=F合/m(注意是F合) (2)W合=△Ek=Ek2Ek1(注意是合力做的功) (3)平抛运动的相关知识

(4)W=F·scosθ(恒力→匀强电场)

W=qU(任何电场)

1、带电粒子的加速教师活动：提出问题

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?

(相关知识链接：合外力与初速度在一条直线上，改变速度的大小;合外力与初速度成90°，仅改变速度的方向;合外力与初速度成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向) 学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。学生介绍自己的设计方案。

师生互动归纳：(教师要对学生进行激励评价) 方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。

方案2：v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。教师投影：加速示意图.

学生探究活动：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的? (提示：从实际角度考虑，注意两边是金属板) 学生汇报探究结果：不可行，直接打在板上。

学生活动：结合图示动手推导，当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。 (教师抽查学生的结果展示、激励评价) 教师点拨拓展：

方法一：先求出带电粒子的加速度：

a=qU

md再根据

vt2-v02=2ad

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

vt=

qU2dmd2qUm

方法二：由W=qU及动能定理：

W=△Ek=1mv2-0

2得：

qU=1mv2

2到达另一板时的速度为：

2qUm深入探究：

(1)结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件(W=Fscosθ恒力

W=Uq 任何电场)讨论各方法的实用性。

(2)若初速度为v0(不等于零)，推导最终的速度表达式。学生活动：思考讨论，列式推导 (教师抽查学生探究结果并展示) 教师点拨拓展：

(1)推导：设初速为v0，末速为v，则据动能定理得

qU=1mv2-1mv02

2所以

2022qUvm

(v0=0时，v=2Uqm) 方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。 (2)方法一：必须在匀强电场中使用(F=qE，F为恒力，E恒定) 方法二：由于非匀强电场中，公式W=qU同样适用，故后一种可行性更高，应用程度更高。

实例探究：课本例题1 第一步：学生独立推导。第二步：对照课本解析归纳方法。

第三步：教师强调注意事项。(计算先推导最终表达式，再统一代入数值运算，统一单

位后不用每个量都写，只在最终结果标出即可) 过渡：如果带电粒子在电场中的加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢?下面我们通过一种较特殊的情况来研究。

2、带电粒子的偏转

教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中. 问题讨论：

(1)分析带电粒子的受力情况。

(2)你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么? (3)你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗? 学生活动：讨论并回答上述问题：

(1)关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上。

教师应及时引导：对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。

对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力一般不能忽略。

(2)带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解。

(3)带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行。 CAI课件分解展示：

(1)带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。

(2)在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动。深入探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0.试求：

(1)带电粒子在电场中运动的时问t。 (2)粒子运动的加速度。 (3)粒子受力情况分析。

(4)粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。 (5)粒子在离开电场时竖直方向的分速度。 (6)粒子在离开电场时的速度大小。 (7)粒子在离开电场时的偏转角度θ。 [学生活动：结合所学知识，自主分析推导。 (教师抽查学生活动结果并展示，教师激励评价) 投影示范解析：

解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力(与初速度垂直且恒定)，不考虑重力，

故带电粒子做类平抛运动。

粒子在电场中的运动时间

L v0加速度

a=Eq=qU/md

m竖直方向的偏转距离：

y=1at2=

21UqL2qL2()U.22mdv02mv0dv1=at=粒子离开电场时竖直方向的速度为

UqL

mdv0 速度为：

UqL222v12v0()v0mdv0粒子离开电场时的偏转角度θ为：

tanθ=

v1qLqLUarctanU.22v0mv0dmv0d

拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的(从零开始)，那么上面的结果又如何呢?(y，θ) 学生探究活动：动手推导、互动检查。 (教师抽查学生推导结果并展示：结论：

UL24U1d

θ=arctan

UL 2U1d与q、m无关。

3、示波管的原理

出示示波器，教师演示操作 ①光屏上的亮斑及变化。 ②扫描及变化。

③竖直方向的偏移并调节使之变化。 ④机内提供的正弦电压观察及变化的观察。

学生活动：观察示波器的现象。阅读课本相关内容探究原因。教师点拨拓展，师生互动探究：

多媒体展示：示波器的核心部分是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。投影：示波管原理图：

电子枪中的灯丝K发射电加速电场加速后，得到的速度v0=

子，经为：

2qU1m如果在偏转电极yy上加电压电子在偏转电极离开偏转电极yy后沿直线前yy的电场中发生偏转.进，打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移.其偏移量y为y=y+Ltanθ

因为y=

qL2U22mv0dqL222mv0d

tan

qLU2mv0d

qLU2mv0d所以y=·U+L·

=qLL·U=(L+L)tanθ

(L)222mv0d如果U=Umax·sinωt则y=ymax·sinωt 学生活动：结合推导分析教师演示现象。 (三)课堂总结、点评 1.带电粒子的加速

(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动.

(2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量.

(初速度为零);11212 此式适用于一切电场. 2qUmvqUmvmv022

22.带电粒子的偏转

(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场

0中，受到恒定的与初速度方向成90角的电场力作用而做匀变速曲线运动 (类平抛运动).

(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：

①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动.

②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动.

(四)布置作业

1、书面完成 “问题与练习”第

3、

4、5题;思考并回答第

1、2题。

2、课下阅读课本“科学足迹”和“科学漫步”中的两篇文章。

带电粒子在匀强磁场中的运动教案4

带电粒子在磁场中的圆周运动历来都是高考考查的重要内容!该课程的内容包括两部分：

一、带电粒子在匀强磁场中的运动。

二、带电粒子在匀强磁场中的运动的实际应用———质谱仪和回旋加速器。具体的教学目标是：①知道带电粒子垂直匀强磁场的运动轨迹是个圆，知道其半径与粒子的速度和磁感应强度有关。②能从理论上分析带电粒子垂直于匀强磁场运动是匀速圆周运动，能推导做圆周运动的半径和周期公式。③了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。由于前两部分内容都是教学的重点。并且本节内容和以前的力学知识紧密结合，综合性较强，构成教学的难点。

在本节课的落实上，我采用了具体如下的实施。1. 针对学生基础比较薄弱的实际情况，以复习洛伦兹力的大小和方向判断作为引子，引入新课，提出：“带电粒子在匀强磁场中将做什么运动?”。从易到难，为学生学习本节课打基础、做铺垫。其中在复习公式上，采用了学生上黑板板书的措施落实复习回顾。2.有了必备的知识和方法作为基础，让学生先从力和运动的分析方法入手，结合课本与实验视频，让学生知道带电粒子垂直于磁场方向的运动轨迹是个圆，并且是匀速圆周运动，然后我指明带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件，进而让学生在教师的指点下能用学过的力学方法逐步的推导其运动半径和周期。其中推导做圆周运动的半径和周期公式时，我让两名推导过程比较规范的学生上黑板板书与讲解的措施。这样，既能锻炼讲解的学生的逻辑思维的能力和语言的表达能力，也能把学生之间的思维拉近，便于理解，之后通过相关的达标训练予以练习巩固;达到分解难点、消化重点的目的。

带电粒子在匀强磁场中的运动教案5

一、教学目标

(一)知识与技能

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。

(二)过程与方法

通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题.培养学生的分析推理能力.

(三)情感态度与价值观

通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。

二、重点与难点：

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子在复合场中的问题.

三、教具：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体等

四、教学过程：

(一)复习引入

[问题1]什么是洛伦兹力?[磁场对运动电荷的作用力] [问题2]洛伦兹力的大小和方向如何确定?[大小：F=qvBsinθ 方向：左手定则] [问题3]带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力?[不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvBsinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0.]

带电粒子进入匀强磁场时到底会做什么运动呢?今天我们来学习带电粒子在匀强磁场中的运动

(二)新课讲解---第六节、带电粒子在匀强磁场中的运动

一、带电粒子在匀强磁场中的运动

问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态? (重力不计)

匀速直线运动

问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态? (重力不计) (1)当v⊥B 时，洛伦兹力的方向与速度方向的关系? (2)带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么? (3)洛伦兹力如何变化?

(4)从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何? 实验：洛伦兹力演示仪 (1)构造: 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)实验演示

a、不加磁场时观察电子束的径迹. b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹. c、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化. d、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化. (3)实验结论

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磁感应强度不变，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，磁感应强度增大，轨道半径减小。理论分析

因为：洛仑兹力总与速度方向垂直. 所以：洛仑兹力不改变速度大小，洛仑兹力的大小也就不变.

结论：带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。由洛仑兹力提供向心力。

【注意】带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。通过“思考与讨论”，使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，的轨道半径r和周期T与粒子所带电量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。

[出示投影]

一带电量为q，质量为m ,速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大?

[问题1]什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力?[洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力]

[问题2]向心力的计算公式是什么?[F=mv2/r]

v2[教师推导]粒子做匀速圆周运动所需的向心力F=m是由粒子所受

r的洛伦兹力提供的，所以

qvB=mv2/ r由此得出r=

mv qBT=2r2m2m可得T= qBvqB(2)、轨道半径和周期

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.

1、轨道半径r =【说明】：

(1)轨道半径和粒子的运动速率成正比. (2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关. 例

1、(见PPT课件) [出示投影课本例题]

例

2、如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子

2、周期T =2πqBm/ qB 从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上. (1)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：(1)粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即 mv2qu

由此可得v=2qu/m. (2)粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提v2供，即 qvBm

r12所以粒子的轨道半径为 r=mv/qB=2mu/qB2

[教师讲解]r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r∝

m，q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。

例题给我们展示的是一种十分精密的仪器------质谱仪质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.--- 例题

3、如图所示为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点.可测量出G、H间的距离为l.带电粒子的重力可忽略不计.求：

(1)粒子从加速电场射出时速度v的大小. (2)粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向.

(3)偏转磁场的磁感应强度B2的大小.

(三)对本节要点做简要小结.

(四)课后作业：

完成“问题与练习”

1、

2、3作业。