人教新課標1帶電粒子在磁場中的運動導學案

第三章磁場第6節(jié)帶電粒子在勻強磁場中的運動（1）【使用說明】依據學習目標自學課本，查閱相關資料，按照導學案獨立進行自主學習，用紅筆標注重點、疑點問題，便于課堂討論。課堂上通過小組合作、互動、展示點評加深對本節(jié)知識的理解達成目標【學習目標】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的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關。4、了解回旋加速器的工作原理?！緦W習重點】

帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡?！緦W習難點】帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡?！局R回顧】（1）洛倫茲力特點？（2）物體做勻速圓周運動受力特征?向心力表達式？【問題導學】一：帶電粒子在勻強磁場中的運動觀察書是演示實驗，洛倫茲力演示儀。討論下面問題請同學們預測下電子束的運動情況。（1）不加磁場時，電子束的徑跡；（2）加垂直紙面向外的磁場時，電子束的徑跡；（3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應強度，電子束的徑跡；（4）保持磁感應強度不變，增大或減小出射電子的速度，電子束的徑跡。一帶電量為q，質量為m，速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？如圖所示?！纠弧?、如圖所示，一帶電微粒從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場。然后讓粒子垂直進入磁感應強度為B的磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片D上，測得打在D上的半徑為r，如圖所示。求（1）該粒子的比荷是多少？（2）粒子進入磁場時的速率？討論：1.試述質譜儀的結構？2.試述質譜儀的工作原理？3.什么是同位素？4.質譜儀最初是由誰設計的？5.試述質譜儀的主要用途？二：回旋加速器（1）直線加速器①加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電的粒子動能增加，即qU=ΔEk②直線加速器的多級加速：書上圖3．6—5所示的是多級加速裝置的原理圖，由動能定理可知，帶電粒子經N級的電場加速后增加的動能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）③直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內制造直線加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器①由美國物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明。②其結構如書上圖3．6—6所示。核心部件為兩個D形盒（加勻強磁場）和其間的夾縫（加交變電場）③加速原理：閱讀“思考與討論”請分析回旋加速器的加速原理。磁場的作用：交變電場以某一速度垂直磁場方向進入勻強磁場后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，其周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無關，帶電粒子每次進入D形盒都運動相等的時間（半個周期）后平行電場方向進入電場加速。電場的作用：回旋加速器的的兩個D形盒之間的夾縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩個D形盒正對截面的勻強電場，帶電粒子經過該區(qū)域時被加速。交變電壓的作用：為保證交變電場每次經過夾縫時都被加速，使之能量不斷提高，須在在夾縫兩側加上跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓。帶電粒子經加速后的最終能量：（運動半徑最大為D形盒的半徑R）由R=mv/qB有v=qBR/m所以最終能量為Em=mv2/2=q2B2R2/2m【例四】、在回旋加速器中,下列說法不正確的是()A．電場用來加速帶電粒子,磁場則使帶電粒子回旋B．電場和磁場同時用來加速帶電粒子C．在交流電壓一定的條件下,回旋加速器的半徑越大,同一帶電粒子獲得的動能越大D．同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電壓的大小有關,而與交流電壓的頻率無關達標測試1、質子（P）和α粒子（H）以相同的速度垂直進入同一勻強磁場中，它們在垂直于磁場的平面內做勻速圓周運動，它們的軌道半徑和運動周期關系是()A．R:R=1:2,T:T=1:2B.R:R=2:1,T:T=1:2Lv0abvθθyRRBC.R:R=1:2,T:T=2:1D.R:RLv0abvθθyRRB2、質量為m，電荷量為q的粒子，以初速度v0垂直進入磁感應強度為B、寬度為L的勻強磁場區(qū)域，如圖所示。求(1)帶電粒子的運動軌跡及運動性質(2)帶電粒子運動的軌道半徑(3)帶電粒子離開磁場電的速率(4)帶電粒子離開磁場時的偏轉角θ(5)帶電粒子在磁場中的運動時間t(6)帶電粒子離開磁場時偏轉的側位移3、如