优质课3-6：洛伦兹力与现代技术
《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》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。
2019-2020年新课标粤教版3-1 选修三3.6《洛伦兹力与现代技术》教案1.doc
洛伦兹力与现代技术知识与能力目标1．理解洛伦兹力对粒子不做功2．理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动3．推导半径，周期公式并解决相关问题道德目标培养学生热爱科学，探究科学的价值观教学重点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，并能用来解决有关问题。
教学难点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件对周期公式和半径公式的定性的理解。
教学方法在教师指导下的启发式教学方法教学用具电子射线管，环行线圈，电源，投影仪，教学过程一引入新课复习：1 当带电粒子以速度v平行或垂直射入匀强磁场后，粒子的受力情况；2 回顾带电粒子垂直飞入匀强电场时的运动特点，让学生猜想带电粒子垂直飞入匀强磁场的运动情况。
二．新课1．运动轨迹演示实验利用洛伦兹力演示仪，演示电子射线管内的电子在匀强磁场中的运动轨迹，让学生观察存在磁场和不存在磁场时电子的径迹。
现象：圆周运动。
提问：是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动呢？分析：（1） 首先回顾匀速圆周运动的特点：速率不变，向心力和速度垂直且始终在同一平面，向心力大小不变始终指向圆心。
[:Z+xx+k]（2）带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的受力情况是否符合上面3个特点呢？ 带电粒子的受力为F 洛=qvB ，与速度垂直故洛伦兹力不做功，所以速度v 不变，即可得洛伦兹力不变，且F 洛与v 同在垂直与磁场的平面内，故得到结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动[:Z 。
xx 。
k]结论：1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。
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，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2．轨道半径和周期• 例：一带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，速率为v ，它在磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，求轨道半径有多大？由 得 可知速度越大，r 越大。
高中物理3.6洛伦兹力与现代技术课件粤教版选修3_1
一
二
三
知识精要
典题例解
迁移应用
一
二
三
知识精要
典题例解
迁移应用
������������ ������������������ 解析：由题意知,BⅠ=kBⅡ,由 r= 知,选项 A 正确 ;由 a= 知,aⅡ ������������ ������ ������Ⅱ ������Ⅰ 1 2π������ = aⅠ,故选项 B 错误;由 T= 得 = =k,即 TⅡ=kTⅠ,故选项 C ������ ������������ ������ ������
1,Ek1∶E k2=2∶1,又 r= 2,D 项正确.
��������� 2
2
B=
2������������k ,故 ������������
B1∶B2= 2∶
一
二
三
知识精要
思考探究
典题例解
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.
第六节
洛伦兹力与现代技术
目标导航
预习导引
1.能理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时, 粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动. 学习目标 2.会推导半径、周期公式并会应用解决相关问题. 3.能记住质谱仪、回旋加速器的原理. 重点: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,并能用来解决有关问题. 重点难点 难点:带电粒子在匀强磁场中的运动在现代技术中应 用.
������
一
二
三
知识精要
典题例解
迁移应用
解析：因洛伦兹力对运动粒子不做功,故粒子从较强磁场进入到 ������������ 较弱磁场后,速度大小不变,由 r= 可知粒子的轨道半径增大,再由
高中物理新选修课件洛伦兹力与现代技术
将计算得到的洛伦兹力大小与理论值 进行比较，分析误差来源并给出合理 的解释。同时，可以进一步探究洛伦 兹力与现代技术之间的联系和应用。
实验误差来源及改进措施
误差来源
可能存在的误差来源包括电流表和电压表的读数误差、磁场 强度的测量误差、电荷速度和电荷量的测量误差等。
改进措施
为了减小误差，可以采取以下措施：使用更精确的电流表和 电压表；提高磁场强度的测量精度；改进电荷速度和电荷量 的测量方法；增加测量次数以减小随机误差等。
01 3. 将实验仪的磁场调整到合适的强度，并记录磁 感应强度的数值。
02 4. 将电荷以一定的速度射入磁场中，并观察其偏 转情况。
02 5. 通过调整滑动变阻器改变电流的大小，从而改 变磁场的强度，重复步骤4多次测量。
数据处理方法和结果分析
数据处理方法
根据实验记录的数据，利用公式 F=qvB计算洛伦兹力的大小，其中q 为电荷量，v为电荷速度，B为磁感 应强度。通过多次测量取平均值来减 小误差。
磁流体发电利用洛伦兹力将高温高速的等离子体直接转换成电能。
洛伦兹力在电磁学领域重要
03
性
电磁学发展历程回顾
早期电磁学研究
洛伦兹力的发现
从吉尔伯特的磁石研究到库仑的电荷 相互作用定律，奠定了电磁学的基础 。
洛伦兹在研究磁场对运动电荷的作用 时，发现了洛伦兹力，进一步完善了 电磁学理论体系。
法拉第与麦克斯韦的贡献
现代技术中洛伦兹力应用实
02
例
粒子加速器原理及构造
01 粒子加速器概述
粒子加速器是一种利用电磁场将带电粒子加速到 高能量的装置。
02 洛伦兹力在粒子加速器中的应用
粒子加速器中的洛伦兹力作用于带电粒子，使其 在磁场中做圆周运动并获得能量。
高中物理《洛伦兹力与现代科技》课件ppt
B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C、只要x相同，则离子质量一定相同 D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同
R 1 x 1 2mU 2Bq
S
···
···
···x
···B
···
P
1
U
q
S
改进的质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为 U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为 B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2。 今有一质量为m、电量为+e的正电子(不计重力)，经加 速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器 后做半径为R的匀速圆周运动。求：
v 2qU m
q m
2U B2R2
可见，此仪器可以用来测定带电粒子的荷质比,也 可以在已知电量的情况下测定粒子质量，这样的仪器 叫质谱仪。
质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的，他 用质谱仪发现了氖20和氖22，证实了同位素的存在。 现在质谱仪已经是一种十分精密的仪器，是测量带电 粒子的质量和分析同位素的重要工具。
在电、磁场中，若不计重力，则： qE qvB v E
B
思考 ：其他条件不变，把粒子改为负电荷，能通过吗？
电场、磁场方向不变，粒子从右向左运动，能直线通过吗？
归纳： 1.速度选择器只选择速度，与电荷 的正负无关； 2.带电粒子必须以唯一确定的速度 （包括大小、方向）才能匀速（或 者说沿直线）通过速度选择器。否 则偏转。
二、质谱仪
例:一个带电粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为 Ｕ的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入 磁感应强度为Ｂ的匀强磁场中，最后打到照相底片Ｄ
上，粒子在磁场中运动的轨道半径为R求：（１）求粒
2022年《洛伦兹力与现代技术》参考优秀教案
洛伦兹力与现代技术知识与能力目标1.理解洛伦兹力对粒子不做功2.理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动3.推导半径，周期公式并解决相关问题道德目标培养学生热爱科学，探究科学的价值观教学重点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，并能用来解决有关问题。
教学难点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件对周期公式和半径公式的定性的理解。
教学方法在教师指导下的启发式教学方法教学用具电子射线管，环行线圈，电源，投影仪教学过程一引入新课复习：1.当带电粒子以速度v平行或垂直射入匀强磁场后，粒子的受力情况；2.回忆带电粒子垂直飞入匀强电场时的运动特点，让学生猜测带电粒子垂直飞入匀强磁场的运动情况。
二．新课1．运动轨迹演示实验利用洛伦兹力演示仪，演示电子射线管内的电子在匀强磁场中的运动轨迹，让学生观察存在磁场和不存在磁场时电子的径迹。
现象：圆周运动。
提问：是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动呢？分析：〔1〕首先回忆匀速圆周运动的特点：速率不变，向心力和速度垂直且始终在同一平面，向心力大小不变始终指向圆心。
〔2〕带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的受力情况是否符合上面3个特点呢？带电粒子的受力为F洛=qvB，与速度垂直故洛伦兹力不做功，所以速度v 不变，即可得洛伦兹力不变，且F洛与v同在垂直与磁场的平面内，故得到结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动结论：1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。
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，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2．轨道半径和周期例：一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速率为v，它在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，求轨道半径有多大？由得可知速度越大，r越大。
周期呢？由得与速度半径无关。
洛伦兹力与现代技术 PPT课件 课件 粤教版
•
12、得意时应善待他人，因为你失意时会需要他们。
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13、人生最大的错误是不断担心会犯错。
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14、忍别人所不能忍的痛，吃别人所不能吃的苦，是为了收获别人得不到的收获。
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15、不管怎样，仍要坚持，没有梦想，永远到不了远方。
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16、心态决定命运，自信走向成功。
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17、第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。
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70、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！
•
71、生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。
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72、只要路是对的，就不怕路远。
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73、如果一个人爱你、特别在乎你，有一个表现是他还是有点怕你。
•
74、先知三日，富贵十年。付诸行动，你就会得到力量。
•
75、爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。
与离子初速度方向的夹角跟t的关系为：a=qBt/2m
O V0
B
P
•
1、再长的路一步一步得走也能走到终点，再近的距离不迈开第一步永远也不会到达。
•
2、从善如登，从恶如崩。
•
3、现在决定未来，知识改变命运。
•
4、当你能梦的时候就不要放弃梦。
•
5、龙吟八洲行壮志，凤舞九天挥鸿图。
•
6、天下大事，必作于细；天下难事，必作于易。
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52、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。
•
53、年少时，梦想在心中激扬迸进，势不可挡，只是我们还没学会去战斗。经过一番努力，我们终于学会了战斗，却已没有了拼搏的勇气。因此，我们转向自身，攻击自己，成为自己最大的敌人。
•
54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。
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思考与交流：
1、如图所示，回旋加速器的两D形 金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁 场中，设匀强磁场的磁感应强度为 B，D形金属盒的半径为R，狭缝间 的距离为d，加速电压为U，若要增 大带电粒子（电荷量为q、质量为m， 不计重力）射出时的动能，则下列 方法哪些可行（ C） D A．增大匀强电场间的加速电压 B．减小狭缝间的距离 C．增大磁场的磁感应强度 D．增大D形金属盒的半径
一个带电粒子分别以平行和垂直于磁场方向的 初速度进入匀强磁场，它在磁场中各做什么运动？
“平行”进入：做匀速直线运动 “垂直”进入：做匀速圆周运动 若带电粒子质量为 m，电荷量为 q，粒子以垂 直于磁场的初速度 v 进入匀强磁场，已知磁场的磁 感应强度为 B。你能根据圆周运动知识推导出带电
粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期吗？
2 2mU m 2qU B B E （1） （2） 1 （3） 2 l q 2 qU m
作业：
1、查阅资料，了解加速器的发展和应用情
况，写一篇科学报告；
2、完成课本P92的练习1~4题； 3、完成下发题卷“第24课时”全部。
1、你对洛伦兹力有哪些了解？
大小： 方向： f＝qvB 用左手定则判断
不对运动电荷做功：因为 f 始终垂直于 v
2、物体在什么情况下做匀速圆周运动？
合力方向始终垂直于速度方向，大小恒定
3、你还记得下列公式吗？
v＝ rω ω＝2π／T 2 v2 4π 2 F＝m r ＝mrω ＝mr T2
一、带电粒子在磁场中的运动 讨论与交流：
mv 2πm 半径：R＝ 周期：T＝ qB qB 半径与速度大小成正比，周期与速度大小无关！
二、质谱仪
研究同位素（测荷质比）的装置
结构与原理
加速电场：使带电粒子加速
速度选择器：选择粒子
选出的粒子 v＝E／B1 偏转磁场区：使带电粒子轨迹发生偏转，并被拍照 因偏转半径 r＝mv/qB2 故荷质比为 q/m＝E/B1B2r 发明者：阿斯顿
三、回旋加速器
使带电粒子获得高能量的装置
结构与原理 “回旋”区：两个D形盒子 处于真空、匀强磁场中 加速区：两个D形盒子之间的空隙 空隙间有交变电场 带电粒子每旋转半周到达空隙，即被加速
粒子速度增大，旋转半径也增大，但运转 周期不变 发明者：劳伦斯
本课小结：
一、带电粒子在磁场中的运动 平行磁感线进入：做匀速直线运动 垂直磁感线进入：做匀速圆周运动 mv 半径：R＝ qB 2πm 周期：T＝ qB 二、质谱仪：研究同位素（测荷质比）的装置 由加速电场、速度选择器、偏转磁场组成 三、回旋加速器：使带电粒子获得高能量的装置 由D形盒、高频交变电场等组成
2、如图为质谱仪的原理图。电荷量为q，质量为m的带正电 粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场加速后，进入粒 子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁 场，匀强电场的场强为E，方向水平向右。已知带电粒子能 够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直于MN进入偏转磁场。 该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向 外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后， 最终到达照相底片上的H点。测得G、 H间的距离为 l，重力可忽略不计。 求：⑴粒子从加速电场射出时速度 v的大小。⑵粒子速度选择器中匀强 磁场的磁感应强度B1的大小和方向。 ⑶偏转磁场的磁感应强度B2的大小。