江苏省镇江市丹徒高级中学高中物理选修3-1导学案_3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(无答案)
2020版高中物理选修3-1人教版导学案精品课件第三章课时3.6
但都是一价的负粒子,则下列说法正确的是( C )。
的 大小 ,不对带电粒子 做功 ,也就不改变其 能量 。
(2)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,
由 洛伦兹 力提供向心力。
2.质谱仪
质谱仪是通过测量带电粒子在匀强 磁场 中做匀速圆周运动时轨道的 半径 来计算粒
子的 比荷 或 质量
的仪器。
3.回旋加速器
(1)原理:回旋加速器利用 磁场 控制轨道,利用 电场 进行加速。 (2)优点:可以大大 缩小 加速器装置所占的空间。
(3)缺点:带电粒子的能量达到 25~30 MeV 后,就很难再加速。
5
知识记忆与理解 思维探究与创新
技能应用与拓展
总结评价与反思
第三章
课第时一3章.6
第6页
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1. 请总结一下洛伦兹力有哪些特点? 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。 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? 解答: 粒子的质量、电荷量、速度以及磁场的磁感应强度。 3. 带电粒子在匀强磁场中的运动周期与速度有关吗? 解答:周期与速度无关。 4. 回旋加速器利用什么作用来对粒子加速?利用什么作用来使粒子改变运动
第 1 层级 知识记忆与理解
目
第 2 层级 思维探究与创新
人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 教案2
让学生观看电视显像管的实物，了解他的结构
引导学生回答：
1垂直于纸面向外（方法类似垂直于纸面向里）
2使垂直于纸面向外的磁场逐渐减小，然后变成垂直于纸面向里的磁场，逐渐增大
3施加竖直方向的磁场
4偏转区施加的磁场大小和方向不断变化，因此打在荧光屏上Байду номын сангаас光点不断移动而且移动非常快。所以我们感到整个荧光屏都在发光。
（2）会计算洛伦兹力的大小；
（3）知道电视显像管的基本构造以及它工作的基本原理。
◆过程与方法：
（1）通过对安培力微观本质的猜测，提出洛伦兹力的概念；
（2）通过分组实验对洛伦兹力的方向、判定方法进行探究，培养学生的观察能力
（3）通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力。
◆情感态度与价值观：
（1）让学生领悟到从生活中获取知识，然后把知识应用到生活
过渡：利用上面的学习尝试解释一下极光问题。
停顿、让学生自主思考讨论，口述推导的思路
学生推导探究：让学生自己把推导过程写在纸上。
让这位同学上台给大家讲一下，其余学生观察，看自己做得对不对，以及自己有没有犯类似的错误。
引导学生回答：计算安培力时就得多乘一个sinθ，相应得推出来的洛伦兹力的公式要加一个sinθ，并让学生指出θ是磁场方向与速度方向的夹角
教学设计
教学主题
带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt
一、教材分析
本节课是人教版高中物理选修3-1磁场的内容，是安培力的微观细化，又是后面学习带电体在磁场中运动的基础，是与力学进行综合的完美切入点。本节课中编者通过实验探究和理论推导两种途径让学生去学习、理解洛伦兹力，进一步让学生体验深层次的的科学探究的方法。
高中物理物理 选修3-1(人教版)--《带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案1--优化方案
带电粒子在匀强磁场中的运动学习目标1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场时做匀速圆周运动．2．会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并会用这些公式分析问题．3．知道质谱仪和回旋加速器的原理学习重点带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的半径和周期公式学习过程一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．运动轨迹（1）匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行（相同或相反），此时带电粒子所受洛伦兹力为___________，粒子将以速度v 做匀速直线运动．（2）匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做___________运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力． [判一判] 1.（1）带电粒子进入磁场后，一定做匀速圆周运动．（ ）（2）洛伦兹力的作用是既改变了速度的方向，也改变了速度的大小．（ ）（3）相同的粒子以不同的速度垂直进入同一磁场，粒子做圆周运动的周期相同．（ ）二、质谱仪1．原理图：如图所示：2．轨迹半径和周期由F 向＝F 洛得q v B ＝m v 2r ，所以有r ＝______，T ＝_______.2．加速：带电粒子加入质谱仪的加速电场3．偏转：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：4．半径与质量的关系：5．质谱仪的应用：可以测定带电粒子的质量和分析__________[想一想] 2.什么样的粒子打在质谱仪显示屏上的位置会不同？位置的分布有什么规律？三、回旋加速器工作原理：例题1：已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2＝1∶4，电荷量之比q1∶q2＝1∶2，当氢核与氦核以v1∶v2＝4∶1的速度，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1∶r2＝________，周期之比T1∶T2＝________.[思路探究] 带电粒子在匀强磁场中运动的半径和周期与哪些因素有关？例题2：1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（）A．该束粒子带负电B．速度选择器的P1极板带正电C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小。
人教版物理【选修3-1】学案：3.6《带电粒子在匀强磁场中的运动》(含答案)
选修3-1第三章3.6带电粒子在匀强磁场中的运动课前预习学案一、预习目标1、知道洛伦兹力对粒子不做功。
2、知道带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
3、写出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式。
4、了解回旋加速器的工作原理。
二、预习内容1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做 运动。
(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做 运动且运动的轨迹平面与磁场方向 。
轨道半径公式： 周期公式： 。
(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作 运动，在平行磁场方向作 运动。
叠加后粒子作等距螺旋线运动。
2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的 和分析 的重要工具。
3．回旋加速器：(1)使带电粒子加速的方法有：经过多次 直线加速；利用电场 和磁场的 作用，回旋 速。
(2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在 的范围内来获得 的装置。
(3)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，要在狭缝处加一个 电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率 。
⑷带电粒子获得的最大能量与D 形盒 有关。
三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标1、理解洛伦兹力对粒子不做功。
2、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，知道它们与哪些因素有关。
3、了解回旋加速器的工作原理。
二、学习过程例1 三种粒子H 11、H 21、He 42，它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。
①具有相同速度；③具有相同动能。
例2 如图所示，一质量为m ，电荷量为q 的粒子从容器A下方小孔S 1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 的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D 上，如图3所示。
求①粒子进入磁场时的速率；②粒子在磁场中运动的轨道半径。
人教版高中物理选修3-1全册教案3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动。
（二）进行新课1、带电粒子在匀强磁场中的运动教师：介绍洛伦兹力演示仪。
如图所示。
教师：引导学生预测电子束的运动情况。
（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。
教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。
实验现象：在暗室中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形。
磁场越强，径迹的半径越小；电子的出射速度越大，径迹的半径越大。
教师指出：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用，洛伦兹力只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。
因此，洛伦兹力对粒子不做功，不能改变粒子的能量。
洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了向心力的作用。
所以，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
思考与讨论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r和周期T为多大呢？出示投影片，引导学生推导：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？如图所示。
学生推导：粒子做匀速圆周运动所需的向心力F =m rv 2是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以qvB =m rv 2由此得出r =qB mv ① 周期T =v r π2 代入①式得T =qBm π2 ② 师生互动、总结：由①式可知，粒子速度越大，轨迹半径越大；磁场越强，轨迹半径越小，这与演示实验观察的结果是一致的。
由②式可知，粒子运动的周期与粒子的速度大小无关。
磁场越强，周期越短。
点评：演示实验与理论推导相结合，使学生从感性认识上升到理性认识，实现认识上的升华。
人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 教案1
带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计一、设计思路1．设计思想力求贯彻新课程的教学理念，引导学生在已有知识基础上，依据科学研究的方法探究问题，获得知识，在探究过程中，体现学生的主体性，培养学生的问题分析能力，增强学生学以致用的意识,注重学生科学素养的养成。
采用理论探究与实验验证相结合的教学模式，整堂课主要探究三个问题：1．当带电粒子的运动速度与磁感应强度平行时，带电粒子在匀强磁场中做什么运动？ 2．当带电粒子的运动速度与磁感应强度垂直时，带电粒子在匀强磁场中做什么运动？ 3．学习了带电粒子在匀强磁场中运动的规律后可以帮助我们解决什么问题？按照“知识复习——问题提出——理论推导——困难呈现——学生讨论——实验验证——规律获得——知识应用”的教学思路。
引导学生利用已有的物理知识尝试解决新的物理问题；要求学生利用已经习得的力和运动的知识进行理论探究，再对获得的结果或猜想进行实验验证，最后激发学生利用所学物理知识解决实际问题的意识。
着力培养学生从一般规律到特殊规律的知识迁移能力、从实际模型到理想模型的模型构建能力、从理论知识到实际应用的知识应用能力。
有别于常规的教师讲理论学生机械的重复验证，让学生从问题和困难出发利用原有知识去解决一个实际问题，提高了学生的学习兴趣。
使学生在获得知识的同时，体验科学探究过程，感悟科学研究问题的方法，提升探索自然的兴趣与热情，培养实验探究能力、交流协作能力、分析解决问题的能力、评价和改进方案的能力以及对实验结论反思的习惯。
2．理论依据根据物理学科特点，将理论探究与实验验证结合；根据思维发展要求，遵循先特殊、后一般、先定性，后定量的有序过程；根据教学理论要求，将学生自主建构和教师提供合适的情景、问题和学习资源相结合；使知识的逻辑顺序、认知的发展顺序与教学情景、问题和学生的学习活动的安排顺序有机协调。
二、教材分析磁场是物理学研究的重要对象，对磁场本质的认识有力促进了现代工业和现代科学技术的发展。
高中物理选修3-1学案1：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动基础知识一、带电粒子在匀强磁场中的运动1．带电粒子在磁场中运动时，它所受的洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，所以洛伦兹力对带电粒子不做功，粒子的动能大小不变，速度大小不变．2．沿着与磁场垂直的方向射入磁场中的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动．向心力为洛伦兹力F ＝qvB ，由qvB ＝mv 2r 可知半径r ＝mv Bq ，又T ＝2πr v ，所以T ＝2πmBq .二、回旋加速器1．回旋加速器采用多次加速的办法：用磁场控制轨道、用电场进行加速． 2．回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在磁场中运动的周期．3．带电粒子获得的最大动能E km ＝q 2B 2r 22m ，决定于D 形盒的半径r 和磁感应强度B .三、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的分析 1．圆心的确定方法：两线定一点 (1)圆心一定在垂直于速度的直线上．如图甲所示，已知入射点P (或出射点M )的速度方向，可通过入射点和出射点作速度的垂线，两条直线的交点就是圆心．(2)圆心一定在弦的中垂线上．如图乙所示，作P 、M 连线的中垂线，与其中一个速度的垂线的交点为圆心． 2．半径的确定半径的计算一般利用几何知识解直角三角形．做题时一定要做好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形． 3．粒子在磁场中运动时间的确定(1)粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间t ＝α360°T (或t ＝α2πT )．(2)当v一定时，粒子在磁场中运动的时间t＝lv，l为带电粒子通过的弧长．基础练习1．速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是()2．一个带电粒子，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，径迹上每一小段可近似看成圆弧。
由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)。
从图中可以确定()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3．如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动 高中物理选修3-1新课优秀教案优秀教学设计(1)
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动一、教学目标1．知识与技能（1）了解显示电子径迹的方法（2）理解带电粒子垂直射入匀强磁场时的运动性质及相应的轨道半径和周期（3）了解质谱仪2．过程与方法通过观察视频和动画，知道洛伦兹力提供向心力，结合匀速圆周运动的公式，得出轨道半径和周期；利用带电粒子垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动，制造出质谱仪，是精确测量带电粒子的质量和分析同位素的一种重要工具。
3．情感、态度与价值观通过对带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导，培养学生严密的科学态度。
二、教学重点、难点重点：理解轨道半径和周期。
难点：带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因。
三、实验器材及教学媒体的选择与使用洛伦兹力演示仪、多媒体投影系统。
四、教学方法提问、讨论、讲解、观察、练习反馈。
五、教学过程1．引入新课上节课推导出带电粒子在匀强磁场中受力，即洛伦兹力F=q v B，那么：垂直射入匀强磁场中的带电粒子，在洛伦兹力F=q v B的作用下，将会偏离原来的运动方向。
则粒子的运动径迹是怎样的呢？2．讲授新课（1）观察洛伦兹力演示仪，然后投影出它的视频提问：①通过什么方法观察到电子的径迹？（电子射线使管内的低压水银蒸气（或氢气）发出光辉，显示出电子的径迹）②你观察到了带电粒子的是一个怎样径迹？（没有磁场时，电子的径迹是直线；外加匀强磁场时，电子的径迹是圆形）（2）动画模拟仔细反复观察《带正电的粒子在磁场中的运动》动画，逐步完成下面的问题：①带电粒子在什么条件下做圆周运动？（带电粒子垂直射入磁场）②是一种什么性质的圆周运动？（匀速圆周运动）③为什么是匀速圆周运动？（因为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力）④什么力提供了向心力？（洛伦兹力F=q v B）⑤结合匀速圆周运动的有关公式，得出半径与什么物理量有关？（2m mq B rr qB=⇒=v vv）改变动画中带电粒子的速度，形象观察，使学生获得感性认识，同化理性推导的结果。
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带电粒子在匀强磁场中的运动学案
1．在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度为原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则 （ BD ） A ．粒子的速率加倍，周期减半 B ．粒子的速率不变，轨道半径减半
C ．粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4
D ．粒子的速率不变，周期减半
2.如图3-54所示，ab 是一弯管，其中心线是半径为R 的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆弧所在平面且指向纸外.有一束粒子对准a 端射入弯管，粒子有不同的质量、不同的速度.但都是一价正离子，则( C ).
A ．只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
B ．只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
C ．只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
D ．只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管
3．用同一回旋加速器分别对质子和氘核进行加速，则两种粒子获得的最大动能之比 （ A ）
A ．2:1
B ．1:2
C ．1:1
D ． 4:1
4．如图3-60所示为云室中某粒子穿过铅板P 前后的轨迹.室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于纸面向里)，由此可
知此粒子( A )
A ．一定带正电
B ．一定带负电
C ．带电
D ．能带正电，也可能带负电
5．如图3-62所示，带电小球从H 高处自由下落，进入一个匀强电场与匀强磁场互相垂直的区域，磁场方向垂直纸面，电场强度为E ，磁感应强度为B ，已知小球在此区域内做匀速圆周运动，则圆周的半径R= 。
图
3-54
图3-60
gB gH
E 2
6．一个带负电粒子（质量为m ，带电量为q ），以速率v 在磁感应强度为B 的匀强磁场中做逆时针圆周运动（沿着纸面），则该匀强磁场的方向为垂直于纸面向里还是向外？粒子运转所形成的环形电流的大小为多大？
向外 m
Bq I π22=
7．如图3-56所示，一束带电量为e 的电子以垂直于磁感应强度B 并垂直于磁场边界的速度v 射入宽度为d 的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=600。
求电子的质量和穿越磁场的时间。
v dBe m 332=
v
d
t 932π=
8．如图3-66所示，长为l 的水平极板间有如图所示的匀强磁场，磁感强度为B ，板间距离也为l 。
现有一质量为 m 、带电量为 +q 的粒子从左边板间中点处沿垂直于磁场的方向以速度 v 0射入磁场，不计重力。
要想使粒子不打在极板上，则粒子进入磁场时的速度 v 0 应为多少？
图3-56
图3-62
m qBl v 40<或m
qBl v 250>
a
b
c
d
l
l
图3-66。