2022年《洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)》教案

1、學習必備歡迎下載洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)知識與能力目標1 理解洛倫茲力對粒子不做功2 理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動3 推導半徑，周期公式并解決相關問題道德目標培養(yǎng)學生熱愛科學，探究科學的價值觀教學重點帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式和周期公式，并能用來解決有關問題。教學難點帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的條件對周期公式和半徑公式的定性的理解。教學方法在教師指導下的啟發(fā)式教學方法教學用具電子射線管，環(huán)行線圈，電源，投影儀，教學過程一 引入新課復習： 1 當帶電粒子以速度v 平行或垂直射入勻強磁場后，粒子的受力情況； 2 回顧帶電粒子垂直飛入

2、勻強電場時的運動特點，讓學生猜想帶電粒子垂直飛入勻強磁場的運動情況。二新課1運動軌跡演示實驗利用洛倫茲力演示儀，演示電子射線管內(nèi)的電子在勻強磁場中的運動軌跡，讓學生觀察存在磁場和不存在磁場時電子的徑跡?，F(xiàn)象：圓周運動。提問：是勻速圓周運動還是非勻速圓周運動呢？分析： （1） 首先回顧勻速圓周運動的特點：速率不變， 向心力和速度垂直且始終在同一平面，向心力大小不變始終指向圓心。（2）帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動的受力情況是否符合上面3個特點呢？帶電粒子的受力為f洛=qvb ，與速度垂直故洛倫茲力不做功，所以速度v 不變，即可得洛倫茲力不變，且f洛與 v 同在垂直與磁場的平面內(nèi)，故得到結(jié)論：帶電

3、粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動結(jié)論： 1、帶電微觀粒子的質(zhì)量很小，在磁場中運動受到洛倫茲力遠大于它的重力，因此可以把重力忽略不計，認為只受洛倫茲力作用。2、沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供做向心力，只改變速度的方向，不改變速度的大小。2軌道半徑和周期?例：一帶電粒子的質(zhì)量為m ，電荷量為q，速率為 v，它在磁感應強度為b的勻強磁場中做勻速圓周運動，求軌道半徑有多大？精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - -

4、 - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載由得可知速度越大，r 越大。周期呢？由得與速度半徑無關。實驗：改變速度和磁感強度觀測半徑r 。例 1：一個質(zhì)量為m 、電荷量為q 的粒子，從容器下方的小孔s1 飄入電勢差為的加速電場，然后經(jīng)過s3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為的勻強磁場中，最后打到照相底片上求：（）求粒子進入磁場時的速率（）求粒子在磁場中運動的軌道半徑解：由動能定理得：qu = mv2 /2, 解得：mquv2粒子在磁場中做勻速圓周運動得半徑為：rmv/qb=mmqu /2/qb=bqmu2/2?例

5、 2：如圖， 從粒子源 s處發(fā)出不同的粒子其初動量相同，則表示電荷量最小的帶正電粒子在勻強磁場中的徑跡應是（）課堂小結(jié)帶電粒子垂直進入勻強磁場時，受到一個大小不變而且始終與其速度方向垂直的洛侖茲力作用，此力對帶電粒子不做功，只改變粒子的速度方向，不改變其速度大小，粒子將做勻速圓周運動，其軌道半徑為r= mv/qb t=2r/v =2 m/ qb 3介紹回旋加速器的工作原理在現(xiàn)代物理學中，人們?yōu)樘剿髟雍藘?nèi)部的構(gòu)造，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電場對電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高。美國物理學家勞倫斯于193

6、2 年發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對粒子多次加速使之獲得巨大能量，為此在1939 年勞倫斯獲諾貝爾物理獎。那么回旋加速器的工作原理是什么呢？s a b d c mvrqb2 mtqb2vqvbmr2 rtv精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載學生自己閱讀教材。展示掛圖（圖3）?？筛鶕?jù)情況先由學生講解后老師再總結(jié)。

7、在講解回旋加速器工作原理時應使學生明白下面兩個問題：（ 1）在狹縫aa與 aa之間，有方向不斷做周期變化的電場，其作用是當粒子經(jīng)過狹縫時，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場中加速。狹縫的兩側(cè)是勻強磁場，其作用是當被加速后的粒子射入磁場后，做圓運動，經(jīng)半個圓周又回到狹縫處，使之射入電場再次加速。（ 2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運動的周期與半徑、速率無關，所以每隔相同的時間回到狹縫處，只要電源以相同周期變化其方向。就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。老師還可向?qū)W生介紹回旋加速器的局限性以及當前各類加速器的性能及北京郊區(qū)正負電子對撞機的有關

8、情況。 板書設計 帶電粒子在磁場中的運動一 運動軌跡垂直進入勻強磁場中的帶電粒子做勻速圓周運動。二 軌道半徑和周期 f心= mv2r= f洛=bqv r=mv/qb t=2r/v =2 m/ qb 教學反思本節(jié)課的重點是在讓學生理解帶電粒子垂直進入勻強磁場后，洛倫茲力總與速度垂直不做功的特點，從受力分析得到運動方程，從而得到半徑和周期公式。教師在整節(jié)課中，通過提出問題猜想類比實驗驗證理論分析例題鞏固，讓學生自己分析探究帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動，推導粒子運動的軌道半徑和周期公式，與此同時培養(yǎng)學生的類比模型和轉(zhuǎn)移模型的能力。這一教學過程充分體現(xiàn)了教師著意培養(yǎng)學生的科學探究，體現(xiàn)了新課標要

9、求的“知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度價值觀”三位一體的課程功能。在進行試講的過程中由于對課件的準備不足導致課件與講解分離，使之前準備好的動畫沒有起到預想中的輔助作用，另外在講解帶電粒子在磁場中的運動之所以是勻速圓周運動時，精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 4 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載雖然進行了類比，但是由于和學生交流不多，所以鍛煉學生思維的效果也不

10、是太明顯，而且使的教學過程偏快。在正式上課時，有意識的放慢了教學的過程，多一點時間多一點空間留學生自己去想，但是由于學生的層次不高，所以當讓學生自己獨立思考時出現(xiàn)了不知道從那里思考的現(xiàn)象，顯的比較茫然。比如粒子做勻速圓周運動的原因之前提出電場模型的類比時，沒有給出明確的交代，使得學生不知道從什么位置開始下手，從而走了一些彎路，還是應該先給出一個方向比較好。這也是之前準備時沒有很好的考慮到學生對原來的知識有些遺忘，這也說明了在新舊知識交換的時候，對以前學過的內(nèi)容要不斷的加以鞏固，在進行設疑時，需要根據(jù)具體情況，逐步的進行引導，盡量不要學生在考慮問題是不出現(xiàn)較大的沒必要的偏差。另外在周期與速度無關這一知識點上，可以先“引誘”學生犯錯，再加以分析