《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教案示例

1、 PAGE PAGE 5帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案示例北京市第九中學(xué)物理教師 肖偉華設(shè)計(jì)思想一學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)在得出帶電粒子做勻速圓周的結(jié)論后，提出：粒子在多大的圓周上運(yùn)動(dòng)？運(yùn)動(dòng)一周道半徑和運(yùn)動(dòng)周期。知識(shí)，分析質(zhì)譜儀、回旋加速器的原理。論證；完成實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)，在這一系列的活動(dòng)中，學(xué)生始終處于主體地位，是活動(dòng)的主體。二現(xiàn)代媒體與課堂教學(xué)的整合整合一般有以下幾種方式：模擬演示多媒體展示情境化學(xué)習(xí)微型世界虛擬實(shí)驗(yàn)機(jī)融合，相輔相成，使課堂教學(xué)行云流水，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。教 學(xué) 設(shè) 計(jì)一教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)：學(xué)生能畫出任意帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡；學(xué)生推導(dǎo)并且記憶帶電粒子在

2、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式。經(jīng)過練習(xí)，學(xué)生能理解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理。（二）能力目標(biāo)： 1的邏輯推理能力 2（三）德育目標(biāo)：經(jīng)過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀、回旋加速器的工作原理，讓學(xué)生感受、理解高科技的巨大舉量。二學(xué)法導(dǎo)致因、規(guī)律；經(jīng)過例題講解，加深理解。論例題，關(guān)于規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力。三重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法 1難點(diǎn)：確定垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)疑點(diǎn)：帶電粒子的重力通常為什么不考慮？場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。四教具：演示用特制的電子射線管、電腦、投影、課件； 五師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)理解，提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。六教學(xué)進(jìn)程設(shè)計(jì)1引入新課上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力

3、的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到大小f qvB ，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究的問題是：受洛洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動(dòng)的？ 2觀察粒子的勻速圓周線運(yùn)動(dòng)；垂直時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌道是圓3啟發(fā)學(xué)生分應(yīng)用力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的知識(shí)分析：粒子為什么做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？當(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常它的重力可以忽略不計(jì)（討論在一個(gè)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它關(guān)于帶電粒子不做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知運(yùn)動(dòng)粒子的速度大小不變，再由 f洛 qvB 可知，粒子在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據(jù)物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件得出帶電粒子垂直

4、勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)生上黑板上畫出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。 4力，再根據(jù)根據(jù)牛頓第二定律，推導(dǎo)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式2qvB mv2rr mvqB導(dǎo)致學(xué)生分析，粒子的軌道半徑與哪些因素有關(guān)。用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述關(guān)系。運(yùn)動(dòng)周期：T v2 mT Bq（1）解題中的應(yīng)用：（1）解題中的應(yīng)用：例 中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知（1）這些速度的大小關(guān)系為。、r 5知識(shí)應(yīng)用：（2）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)訣別到達(dá)、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為UBq m例 2：如圖所示，質(zhì)量為m，電量為UBq m粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度；粒子射出磁場(chǎng)點(diǎn)與射入點(diǎn)之間的距離；科技中的應(yīng)用：AUAUS1S2S3B2qx2 B 28U，若已知

5、qUBx，便可測(cè)出帶電粒子的回旋加速器原理：例 3回旋加速器的原理如圖所示：01A0 v0 T/2，沿圓弧A A 到達(dá)A 01101在A A處造成一個(gè)向上電場(chǎng)，使其加速，速率由v 增加到v ，粒子以v 在磁中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，雖然粒子的運(yùn)動(dòng)半徑隨速101率的增大而增大，但周期與速率、半徑無關(guān)，vT/2，沿半圓弧A A 到達(dá)A 。v 1225（）在A2A2 處造成一向下電經(jīng)加速后，A4A5AAAv2。AAA420A1A3A（4）如此繼續(xù)下去，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A1、v02A3A5有一向上電場(chǎng)加速，每當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到A2A4A6 處有一向下電場(chǎng)加速，粒子沿著螺線回旋下去，速率將一步一步地增大。若帶電粒子的電量為，質(zhì)量為（重力不計(jì)）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的感應(yīng)強(qiáng)度為。求：為了每次粒子經(jīng)過電場(chǎng)時(shí)都被加速，電場(chǎng)變化的周期應(yīng)為多少？R，求粒子所能達(dá)到的最大動(dòng)能。6總結(jié)、擴(kuò)展本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的情況但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)七部