第三章第六节 洛伦兹力与现代技术(第二课时)
2019-2020学年物理高中粤教版选修3-1课件：第3章 第6节 洛伦兹力与现代技术
答案：AC
解析：由题意知,BⅠ=kBⅡ,由 r=������������������������知,选项 A 正确;由 a=������������������������知,aⅡ
=1������aⅠ,故选项
B
错误;由
T=2����������������
得
������Ⅱ ������Ⅰ
=
������������Ⅰ Ⅱ=k,即
2,D 项正确.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
二、质谱仪 1.质谱仪主要用于分析同位素,测定其质量、比荷. 2.粒子通过加速电场有 qU=12mv2. 3.能够经过速度选择器的粒子速度应满足 v=������������. 4.粒子在磁场中的运动轨迹是半圆.
一二三
场中做匀速圆周运动的半径都相同,所以m∝B2,离子所需偏转磁场
的磁感应强度是质子所需偏转磁场的磁感应强度的12倍,则离子质
量是质子质量的144倍,选项D正确.
自主预习 合作探究 触类旁通
一二三
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
三、回旋加速器
回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒,两盒之间留有一
自主预习 合作探究 触类旁通
2.如图所示,回旋加速器的核心部件是两个D形盒.
3.粒子每经过一次加速,其轨道半径就增加一次. 4.由 qvB=������������������2和 Ek=12mv2 得 Ek=������22���������2���������2,即粒子在回旋加速器中获 得的最大动能与 q、m、B、r 有关,与加速电压无关.
所对应的圆心角为α时,其运动时间t,可由
《洛伦兹力与现代技术》教案
《洛伦兹力与现代技术》教案第一章：洛伦兹力的概念1.1 导入：通过介绍洛伦兹力的发现背景，激发学生的学习兴趣。
1.2 讲解洛伦兹力的定义和计算公式。
1.3 分析洛伦兹力在不同情况下的作用效果。
1.4 案例分析：磁铁和电流之间的洛伦兹力作用。
1.5 互动环节：学生分组讨论，分享对洛伦兹力的理解。
第二章：洛伦兹力在现代技术中的应用2.1 导入：介绍洛伦兹力在现代技术领域的重要性。
2.2 讲解洛伦兹力在电机和发电机中的应用。
2.3 分析洛伦兹力在电磁感应中的作用。
2.4 案例分析：洛伦兹力在磁悬浮列车中的应用。
2.5 互动环节：学生分组讨论，分享对洛伦兹力应用的理解。
第三章：洛伦兹力在电子设备中的影响3.1 导入：介绍洛伦兹力对电子设备的影响。
3.2 讲解洛伦兹力对电子运动的影响。
3.3 分析洛伦兹力在电子设备中的作用。
3.4 案例分析：洛伦兹力在液晶显示器中的作用。
3.5 互动环节：学生分组讨论，分享对洛伦兹力影响的看法。
第四章：洛伦兹力在现代交通技术中的应用4.1 导入：介绍洛伦兹力在现代交通技术中的应用。
4.2 讲解洛伦兹力在磁悬浮列车中的应用。
4.3 分析洛伦兹力在电动车中的作用。
4.4 案例分析：洛伦兹力在磁悬浮列车中的悬浮和导向作用。
4.5 互动环节：学生分组讨论，分享对洛伦兹力在交通技术中应用的看法。
第五章：洛伦兹力在现代通信技术中的应用5.1 导入：介绍洛伦兹力在现代通信技术中的应用。
5.2 讲解洛伦兹力在电磁波传播中的作用。
5.3 分析洛伦兹力在无线电通信中的重要性。
5.4 案例分析：洛伦兹力在手机通信中的作用。
5.5 互动环节：学生分组讨论，分享对洛伦兹力在通信技术中应用的看法。
第六章：洛伦兹力在粒子加速器中的应用6.1 导入：介绍洛伦兹力在粒子加速器中的重要作用。
6.2 讲解洛伦兹力在粒子轨迹控制中的作用。
6.3 分析洛伦兹力在粒子加速过程中的影响。
6.4 案例分析：洛伦兹力在大型强子对撞机中的作用。
洛伦兹力与现代技术第六节2012第二课时
第二课时
高二物理备课组 2012
1-75 1
二、质谱仪
mv2 qU= 2 qE=qvB
mv2 qvB= r
1-75 qvB=mr(2π)2 T
r
mv qB
T
2 m 2 qB
例1：质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位 素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各 种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后 垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上， 设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断 A、若离子束是同位素，则x越大，离子质 AD
+ + + + U
mv2 qU= 2
1-75
4
问题2：要使一个带正电微粒获得更大的速度（能量）？ 答：采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。
1-75
5
直线加速器
筒间加速
筒内静电屏蔽
多级直线加速器应具备的条件： ①利用电场加速带电粒子； ②通过多级加速获得高能粒子； ③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件． 1-75 6
mv
2
B q R 2m
2
2
2
所需时间：
t nT
5、回旋加速器的出现，使人类在获得具有 较高能量的粒子的方面前进了一 大步，了解 其它类型的加速器：直线加速器、同步加速 器、电子感应加速器、串列加速器、电子对 撞机等
1-75 15
应用三：霍尔效应
厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于磁感应 强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时， 在导体板上下侧面间会产生电势差U，这种现 象叫霍尔效应。
3.6洛伦兹力与现代技术
2m T 与v、r无关 qB T不变
1 f T
思考探究：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁 感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：从出口射出时，粒子的速度v=？ B
解： 当粒子从D形盒出口飞出时， 粒子的运动半径=D形盒的直径
D
V=？
mv D qB 2
qBD v 2m
U
思考探究：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感 应强度为B，交变电压的电压为U， 求：（1）从出口射出时，粒子的动能Ek=？ （2）要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？
电荷不从右边界飞出的临界条件是粒子
到达右边界时速度方向恰好与边界平行。
[解析] 若要粒子不从右边界飞出， 当达最大速度时运动轨 迹如图所示，由几何知识可求得半径 r，即 r＋rcosθ＝L L r＝ 1＋cosθ mv2 又 Bqv＝ r ， Bqr BqL 所以 v＝ m ＝ 。 m1＋cosθ BqL 不使电荷从右边界飞出，则 v≤ m1＋cosθ
3、对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最 大半径是相同的。
mv 1 B q R 2 由最大半径得： R＝ E mv qB 2 2m
E 所需时间： t nT 回旋周数： n 2qU
2 2 2
[例3]
如图3－6－11所示，回旋加速
(2)在速度选择器中，离子沿直线穿过， 故 qE＝qvB1① qB2R 又由(1)可知，v＝ m ② qB2R q E 所以由①②得 E＝ m · B1，即m＝B B R。 1 2
3 (3)①氘核(2 1H)和氚核(1H)带电荷量相同，故经加速后速度
1 2 v 相同，则由 qU＝2mv 可知 U∝m。 U1 m1 2 则U ＝m ＝3。 2 2 ②它们的谱线位置到狭缝 S3 的距离之比，就是它们在 B2 mv 中做圆周运动的直径之比，也是半径之比，又 R＝qB ，q、B2、 2 d1 R1 m1 2 v 是相同的，故 R∝m，则d ＝R ＝m ＝3。
洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修
(3)回旋加速器所加交变电压的周期等于粒子做匀速圆 周运动的周期 T = 2 m .
qB
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【自主解答】选A.由 r = m 得v ，当r=R时，质子有最大
qB
速度 v m = qBm即RB, 、R越大，vm越大，vm与加速电压无 关，A对、B错.随着质子速度v的增大、质量m会发生变 化，据 T = 2 知m 质子做圆周运动的周期也变化，所
q
R=mv/qB，可见当v相同时，R∝ 所以可以用来区分 同位素，且R越大，比荷就越小，D错误.
洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修
知识点1：回旋加速器 1.(2011·吉林高二检测)用回旋加速器来加速质子， 为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以 采用下列哪几种方法( ) A.将其磁感应强度增大为原来的2倍 B.将其磁感应强度增大为原来的4倍 C.将D形盒的半径增大为原来的2倍 D.将D形盒的半径增大为原来的4倍
qB
加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加 速下去，C错.由上面周期公式知α粒子与质子做圆周 运动的周期不同，故此装置不能用于加速α粒子，D错.
洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修
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1.从离子源产生的离子经电场加速后，由小孔进入一 个速度选择器后，再进入磁场，你知道速度选择器的 工作原理吗？
洛伦兹力与现代科技课件沪科版选修
提示：工作原理：如图所示，带电
粒子所受重力可忽略不计，粒子在
两板间同时受到电场力和洛伦兹力
作用，只有当二力平衡时，粒子才
不发生偏转，沿直线穿过两板间.
高中物理 第三章 磁场 第六节 洛伦兹力与现代技术课件 粤教选修31粤教高二选修31物理课件
3qmBv0，0
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拓展二 质谱仪和回旋加速器
在回旋加速器中，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆 周运动时，如因速率增大引起半径增大，其运动周期是 否会变化？
提示：不变．
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1．质谱仪的工作原理． 如图所示，设注入加速电场的带电粒子的电荷量为＋ q、质量为 m，粒子射出电场经过速度选择器后垂直进入 磁感应强度为 B2 的匀强磁场
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2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动． (1)运动条件． 不计重力的带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀 强磁场． (2)洛伦兹力作用． 提供带电粒子做圆周运动的向心力，即 qvB＝mvr2． (3)基本公式．
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①半径：r＝mqBv；周期：T＝2qπBm． ②带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子 运动速率和半径无关．
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小试身手 3.(多选)1930 年劳伦斯制成了世界上第一 台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器 由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成，其间留有空 隙．下列说法正确的是( ) A．离子由加速器的中心附近进入加速器 B．离子由加速器的边缘进入加速器 C．离子从磁场中获得能量 D．离子从电场中获得能量
提示：带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动．
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1．两种常见的运动情况． (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零，带 电粒子将以速度 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，因此不改变速度大小， 但是不停地改变速度方向，所以带电粒子做匀速圆周运 动，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力．
《洛伦兹力与现代技术》教案
《洛伦兹力与现代技术》教案第一章：洛伦兹力的概念与性质1.1 引入：通过一个简单的磁铁吸引铁屑的实验，引导学生观察并思考磁力现象。
1.2 讲解：介绍洛伦兹力的定义，即磁场对运动电荷的作用力，并解释其方向遵循右手定则。
1.3 实例分析：分析洛伦兹力在电子运动和电流方向上的作用，如电子在磁场中的偏转和电流导体在磁场中的受力。
1.4 练习：让学生通过示例计算洛伦兹力的大小和方向，加深对洛伦兹力的理解。
第二章：洛伦兹力在现代技术中的应用2.1 引入：介绍现代技术中洛伦兹力的应用，如电磁炉和电动机。
2.2 讲解：详细解释电磁炉原理，即电流通过线圈产生磁场，磁场对锅底产生洛伦兹力，使其加热。
2.3 实例分析：分析电动机原理，即电流通过线圈产生磁场，磁场与外部磁场相互作用产生洛伦兹力，使电动机转动。
2.4 练习：让学生思考洛伦兹力在其他现代技术中的应用，如磁场对粒子的偏转等。
第三章：洛伦兹力在粒子加速器中的应用3.1 引入：介绍粒子加速器的基本原理和洛伦兹力在其中的作用。
3.2 讲解：解释粒子加速器中粒子在磁场中受到的洛伦兹力，使其发生偏转并加速。
3.3 实例分析：分析粒子加速器中洛伦兹力对粒子的控制和加速作用，如环形加速器和直线加速器。
3.4 练习：让学生通过示例计算粒子在加速器中的运动轨迹和速度变化。
第四章：洛伦兹力在磁共振成像中的应用4.1 引入：介绍磁共振成像（MRI）的基本原理和洛伦兹力在其中的作用。
4.2 讲解：解释MRI中氢原子核在磁场中受到的洛伦兹力，使其发生共振并产生信号。
4.3 实例分析：分析MRI中洛伦兹力对氢原子核的控制和信号的产生，如信号的强度和空间分布。
4.4 练习：让学生思考洛伦兹力在其他医学成像技术中的应用，如核磁共振成像。
第五章：洛伦兹力在其他现代技术中的应用5.1 引入：介绍洛伦兹力在其他现代技术中的应用，如磁场对粒子的偏转和捕获。
5.2 讲解：解释粒子束在磁场中受到的洛伦兹力，使其发生偏转并被捕获，如粒子束加速器和离子阱。
高中物理 3.6洛伦兹力与现代技术 第2课时学案(含解析)粤教版选修
高中物理 3.6洛伦兹力与现代技术第2课时学案（含解析）粤教版选修3、6 洛伦兹力与现代技术第2课时1、带电粒子在匀强磁场中的运动特点：(1)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子所受洛伦兹力F＝0，粒子做匀速直线运动、(2)当带电粒子(不计重力)的速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子所受洛伦兹力f＝qvB，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径为r＝，周期为T＝、2、分析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的关键是确定圆心和半径、(1)圆心的确定：①入、出方向垂线的交点；②入或出方向垂线与弦的中垂线的交点、(2)图1半径的确定：利用几何知识解直角三角形、做题时一定要作好辅助线，由圆的半径和其他几何边构成直角三角形、注意圆心角α等于粒子速度转过的偏向角φ，且等于弦切角θ的2倍，如图1所示，即φ＝α＝2θ、3、带电粒子在匀强电场中的运动特点：(1)带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场时，粒子做匀变速直线运动、(2)带电粒子沿垂直于电场方向进入匀强电场时，粒子做类平抛运动、一、带电粒子在有界磁场中的运动解决带电粒子在有界磁场中运动问题的方法先画出运动轨迹草图，找到粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心位置、半径大小以及与半径相关的几何关系是解题的关键、解决此类问题时应注意下列结论：(1)粒子进入单边磁场时，进、出磁场具有对称性，如图2(a)、(b)、(c)所示、图2(2)在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出，如图(d)所示、 (3)当以一定的速率垂直射入磁场时，它的运动弧长越长，圆心角越大，则带电粒子在有界磁场中运动时间越长、例1 在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图3所示、一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出、图3(1)请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；(2)若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？解析(1)由粒子的运动轨迹(如图)，利用左手定则可知，该粒子带负电荷、粒子由A点射入，由C点飞出，其速度方向改变了90，则粒子轨迹半径R＝r，又qvB＝m，则粒子的比荷＝、(2)设粒子从D点飞出磁场，速度方向改变了60角，故AD弧所对圆心角为60，粒子做圆周运动的半径R′＝rcot30＝ r，又R′＝，所以B′＝B，粒子在磁场中运动所用时间t＝T＝＝、答案(1)负电荷(2)B二、带电粒子在有界磁场中运动的临界问题带电粒子刚好穿出或刚好不穿出磁场的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切、解题关键是从轨迹入手找准临界点、(1)当粒子的入射方向不变而速度大小可变时，由于半径不确定，可从轨迹圆的缩放中发现临界点、(2)当粒子的入射速度大小确定而方向不确定时，轨迹圆大小不变，只是位置绕入射点发生了旋转，可从定圆的动态旋转中发现临界点、例2 真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图4所示，MN、PQ是磁场的边界、质量为m、电荷量为＋q的粒子沿着与MN夹角为θ＝30的方向垂直射入磁场中，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响)，求粒子射入磁场的速度及在磁场中运动的时间、图4解析粒子刚好没能从PQ边界射出磁场，设轨迹半径为r，则粒子的运动轨迹如图所示，L＝r＋rcos θ，轨迹半径r＝＝、由半径公式r＝得：v＝；由几何知识可看出，轨迹所对圆心角为300，则运动时间t＝T＝T，周期公式T＝，所以t＝、答案三、带电粒子在叠加场或组合场中的运动1、电荷在叠加场中的运动一般有两种情况直线运动和圆周运动、(1)电荷在静电力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动时，一定是做匀速直线运动、(2)电荷在上述叠加场中如果做匀速圆周运动，只能是除洛伦兹力以外的所有恒力的合力为零才能实现、2、分析电荷在电场和磁场组合场中的运动，通常按时间的先后顺序分成若干个小过程来进行处理，在每一运动过程中都从粒子的受力分析着手，分析粒子在电场中做什么运动，在磁场中做什么运动、例3 一带电微粒在如图5所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动，求：图5(1)该带电微粒的电性？(2)该带电微粒的旋转方向？(3)若已知圆的半径为r，电场强度的大小为E，磁感应强度的大小为B，重力加速度为g，则线速度为多少？解析(1)带电粒子在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，带电微粒受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相反，故可知带电微粒带负电荷、(2)磁场方向向外，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断粒子的旋转方向为逆时针(四指所指的方向与带负电的粒子的运动方向相反)、(3)由微粒做匀速圆周运动可知电场力和重力大小相等，得：mg＝qE①带电微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为：r＝②①②联立得：v＝答案(1)负电荷(2)逆时针(3)例4 如图6所示，在x轴上方有垂直于xOy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E、一质量为m、电荷量为－q的粒子从坐标原点沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与点O的距离为L，求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s(重力不计)、图6解析粒子在磁场中的运动为匀速圆周运动，在电场中的运动为匀变速直线运动、画出粒子运动的过程草图如图所示、根据这张图可知粒子在磁场中运动半个周期后第一次通过x轴进入电场，做匀减速运动至速度为零，再反方向做匀加速直线运动，以原来的速度大小反方向进入磁场，即第二次进入磁场，接着粒子在磁场中做圆周运动，半个周期后第三次通过x轴、由图可知，R＝①在磁场中：F洛＝F向，有qvB＝m②由①②解得：v＝＝在电场中：粒子在电场中的最大位移是l根据动能定理Eql＝mv2l＝＝第三次到达x轴时，粒子运动的总路程为一个圆周和两个位移的长度之和、s ＝2πR＋2l＝＋答案＋。
物理粤教版高二年级选修3-1第3章第6节洛伦兹力与现代技术教学设计2
第六节洛伦兹力与现代技术【教材与教法分析】本节书的内容实际上是洛伦兹力和圆周运动、速度选择器等知识的综合应用，是培养学生把旧知识应用于解决问题、获得新知识的一个环节。
由于本节书的内容主要从理论上去分析、探讨问题，所以在教学设计上要注意充分调动学生思维的积极性，避免枯燥的灌输式的教学，要让学生成为课堂的主体，参与到课堂上来，实现课堂教学三个纬度的教学目标。
本教学设计以“电子在磁场中的运动情况”的演示实验作为课堂引入，目的是希望一开始就引起学生的学习兴趣，调动学生学习的情绪。
本设计突出学生的主体作用，主要体现在让学生根据所学的知识推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式和周期公式、用自己的语言阐述质谱仪的工作原理等。
本设计还重视培养学生解决问题的方法，比如在学习“质谱仪可以用来测量带电粒子的荷质比”这一知识时，通过学案的方式，一步一步地把测荷质比的方法引出来，这样设计使得知识的获得不会太难，照顾了基础比较差的学生，同时把思考问题的方法呈现给了学生。
“情感态度与价值观”教育是我们教学中的一个重要目标，本教学设计把质谱仪和回旋加速器的发明、发展史集中在一起教学，让学生体会到物理知识在科学技术中的应用，敬重科学家的研究及其成果，培养学生热爱科学、为科学献身的崇高志趣。
【教学目标】一．知识与技能1．能判断带电粒子在匀强磁场中做何种运动，会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式；2．了解质谱仪、回旋加速器的原理；3．了解洛伦兹力在现代科学技术中的应用。
二．过程与方法1．经历带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导，认识数学方法在物理研究的作用；2．通过质谱仪、回旋加速器的学习，了解运用物理学原理解决实际问题的方法。
三．情感态度和价值观1．通过观察实验现象，了解带电粒子在匀强磁场中的运动，培养实事求是的科学作风；2．通过推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式，养成严谨的科学作风；3．回顾质谱仪与回旋加速器的研究简史，学习科学家勤于思考、敢于创新的科学态度和精神；【教学重点】1．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导；2．质谱仪、回旋加速器的原理；3．对科学的情感态度和价值观的培养。
洛伦兹说课
【课题】洛伦兹力与现代技术【教学时间】45分钟【教学对象】高中二年级【教材】粤教版高中物理选修3-1第三章第六节【教学内容分析】1、教材的地位和作用：本节内容是洛伦兹力知识的应用，处在第一本物理方向选修教材的最后一节，在明确了电场对电荷有作用力，磁场对运动电荷有作用力的前提下，介绍这些原理在现代科技中的重要应用。
由于综合了力学和电磁学的重要知识，本节内容还起到了帮助同学们吧所学知识融汇贯通的重要作用。
2、课程标准对本节课的要求：了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用；了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。
3、教材的编写思路：教材首先提出电场对电荷有作用力，磁场对运动电荷有作用力这一原理在现代科学技术中有重要应用，然后让学生观察洛伦兹力演示仪演示电子轨迹。
让学生推导带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的有关公式。
然后承接带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的分析，介绍其应用，分析质谱仪和回旋加速器的工作原理。
最后留下交流与讨论继续探究回旋加速器的制作要求。
拓展介绍回旋加速器的改进历程，加深学生对回旋加速器重要性的印象。
4、教材特点：第一，通过观察由学生自己给出公式推导过程，培养学生理论推导能力；第二，大部分文字内容介绍质谱仪和回旋加速器的工作原理和应用，培养学生理论与实际联系的思想；第三，介绍仪器改进过程，让学生领悟科技进步的历程。
5、教材处理：（1）鉴于本节内容的综合性，同时考虑学生的可接受性，本节内容分两部分处理：一是通过观察猜想，理论推导出带电粒子垂直入射匀强磁场做匀速圆周运动的结论，得出轨道半径和运动周期的表达式；二是分析质谱仪和回旋加速器的工作原理，讲解仪器在现代科技中的应用。
（2）适当调整教学内容顺序，先承接上节课内容，探讨带电粒子在匀强磁场中的运动规律，再提出这样的运动规律在现代科学技术中有着重要的应用。
然后认识仪器的工作原理。
这样处理体现了从理论回归实际的思想。
【学生情况分析】1、学生的知识基础：高二理科方向的学生有较好的物理基础。
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高二导学案 学科：物理 编号：选修3-1030602 编写人：黄伟鑫 审核人：刘东权 班级 姓名： 小组序号： 组长评价： 教师评价 课题：洛伦兹力与现代技术（第2课时） 【学习目标】 1、能够解决带电粒子在有界磁场中的极值问题 【学习重点与难点】 能够解决带电粒子在有界磁场中的极值问题 【使用说明与学法指导】 1、带着预习案中问题导学中的问题自主设计预习提纲，通读教材P89页内容，阅读《优化训练》相关内容，对带电粒子在磁场中做匀速圆周运动等知识进行梳理，作好必要的标注和笔记。
2、认真完成基础知识梳理，在“我的疑惑”处填上自己不懂的知识点，在“我的收获”处填写自己对本课自主学习的知识及方法收获。
预习案 一、知识梳理 解决带电粒子在有界磁场中的极值问题的关键是：找准临界点． 找临界点的方法是：以题目中的“恰好”“最大”“最高”“至少”等词语为突破口，借助半径R 和速度v(或磁场B )之间的约束关系进行动态运动轨迹分析，确定轨迹圆和边界的关系，找出临界点，然后利用数学方法求解极值，常用结论如下： (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切． (2)当速度v 一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． (3)当速率v 变化时，圆周角大的，运动时间越长． 二、预习自测 1、如图所示，一带正电的质子以速度v 0从O 点垂直射入，两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场．已知两板之间距离为d ，板长为d ，O 点是板的正中间，为使质子能从两板间射出，试求磁感应强度应满足的条件(已知质子的带电荷量为e ，质量为m )． 探究案 一、合作探究 探究一：带电粒子在矩形磁场中的极值问题 【例1】如图所示，两块长度均为5d 的金属板，相距d 平行放置．下板接地，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场．一束宽为d 的电子束从两板左侧垂直磁场方向射入两板间．设电子的质量为m ，电荷量为e ，入射速度为v 0。
要使电子不会从两板间射出，求匀强磁场的磁感应强度B 满足的条件． 探究二：带电粒子在三角形磁场中的极值问题
【例2】如图所示有一边长为a 的等边三角形与匀强磁场垂直，若在三角形
某边中点处以速度v 发射一个质量为m 、电量为e 的电子，为了使电子不射
出这个三角形匀强磁场，则该磁场磁感应强度的最小值为多少？
探究三：带电粒子在圆形磁场中的极值问题
【例3】如图所示，半径为r ＝0.1 m 的圆形匀强磁场区域边界跟y 轴相切
于坐标原点O ，磁感应强度B ＝0.332 T ，方向垂直纸面向里．在O 处有一放
射源，可沿纸面向各个方向射出速率均为v ＝3.2×106 m/s 的α粒子．已知
α粒子质量m ＝6.64×10－27 kg ，电量q ＝3.2×10－19 C ，不计α粒子的重力．求
α粒子在磁场中运动的最长时间．
二、总结整理
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的程序解题法——三步法
（1）画轨迹：即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹。
（2）找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角、运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系。
（3）用规律：即利用牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式、半径公式。
训练案
一、课中检测与训练
【训练一】在真空中，半径r ＝3×10－2 m 的圆形区域内有匀强磁场，方向
如图所示，磁感应强度B ＝0.2 T ，一个带正电的粒子以初速度v 0＝106 m/s
从磁场边界上直径ab 的一端a 射入磁场，已知该粒子的比荷q m ＝108 C/kg （不
计粒子重力）．
(1)求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径；
(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v 0与ab 的夹角θ及粒子的最大偏转角．
【训练二】如图所示一足够长的矩形区域abcd 内充满磁感应强度为B ，垂直纸面向里的匀强磁场，现从矩形区域ad 边的中点O 处，垂直磁场射入一速度方向与ad 边夹角30°，大小为v 0的带正电粒子，已知粒子质量为m ，电量为q ，ad 边长为l ，重力影响不计。
（1）试求粒子能从ab 边上射出磁场的v 0的大小范围。
（2）粒子在磁场中运动的最长时间是多少？
【训练三】如图所示，匀强磁场区域的宽度d=8cm ，磁感强度B=0.332T ，磁场方
向垂直纸面向里，在磁场边界aa ′的中央放置一放射源S ，它向各个不同方位均
匀放射出速率相同的粒子，已知粒子的质量m=6.64×10-27kg ，电量q=3.2×10-19C ，
初速率v 0=3.2×106m/s ，则从磁场区另一边界bb ′射出时的最大长度范围
为 。
二、课后巩固促提升：熟记重点知识，反思学习思路和方法，整理典型题本。
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× × × × a b d O 30° ·。