玉潭中学用 带电粒子在匀强磁场中的运动学案

《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计一、教学任务分析带电粒子在匀强磁场中的运动是洛伦兹力的应用，洛伦兹力是物理学电磁部分的重要基石，在实际生产生活和科技发展方面都发挥着极其重要的作用。

《普通高中物理课程标准（实验）》（以下简称《课程标准》）对带电粒子在匀强磁场中运动这节知识没有明确的要求，但《课程标准》对洛伦兹力的知识有较高要求即通过实验认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向，会计算洛伦兹力的大小，了解电子束的偏转原理以及在科学技术中的应用。

带电粒子在匀强磁场中的运动是洛伦兹力的应用，本节的学习有助于学生进一步理解洛伦兹力的知识，并学会用洛伦兹力的知识解决实际问题，了解质谱仪的应用。

对于实现课程标准对洛伦兹力的要求具有重要的作用。

本节选自人民教育出版社2014 年出版的《普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1》第三章《磁场》的第六节，教材首先介绍洛伦兹力演示仪并用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的偏转，然后通过理论推导得出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的结论，在此基础上逻辑推导出粒子的速度和磁场的强弱对圆半径的影响，最后由例题引入并介绍带电粒子在匀强磁场中的应用质谱仪，体现了从感性认识上升到理性认识，最后再回到实践的过程。

二、学情分析学生已经学习过匀速圆周运动和向心力等曲线运动的知识和洛伦兹力的概念特点以及电场对粒子的加速等相关内容并且可以较为熟练地运用牛顿第二定律和动能定理，这些都为本节课的学习奠定了知识基础。

带电粒子在匀强磁场中运动规律和质谱仪原理的学习过程中要求分析粒子的受力和运动情况，并理论推导带电粒子的轨道半径和运动周期，需要学生具有较强的逻辑推理能力，但该阶段学生抽象思维能力有一定的欠缺，要想抽象出粒子垂直进入匀强磁场的运动轨迹有一定难度，因此在学生推导过程中，教师要做好铺垫和引导。

学生对物理知识在科技发展中的应用有较强的兴趣，但学生在日常生活中对带电粒子在匀强磁场中的运动接触较少缺乏感性经验，因此教师要在讲解过程中理论结合实验以及形象的动画和视频，使学生较快地理解和掌握。

带电粒子在匀强磁场中的运动--教学设计【教法学法】以指导学生观察探究为主，讲授法为辅【教学准备】：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等【教学过程】课堂练习学生做练习找同学到黑板讲解学生更好地巩固半径、周期公式“气泡室”照片问题1：不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？问题2：同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？观察图片并思考问题分析1：造成径迹半径不一样的原因是粒子的质量、速度、所带电荷量的多少不一样；分析2：带电粒子在运动过程中能量降低，速度减小，所以曲率半径就减小，径迹就成螺旋形。

运用刚刚从演示实验中得到的有关知识解决实际问题，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力质谱仪能否设计一个仪器，将比荷不同、初速度几乎为0的带电粒子分开？一个质量为m、电荷量为q的粒子，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.(1)求粒子进入磁场时的速率。

(2)求粒子在磁场中的轨道半径。

质谱仪：利用磁场对带电粒子的偏转，由带电粒子的电荷量，轨道半径确定其质量的仪器，叫做质谱仪．质谱仪最初由汤姆生的学生阿斯顿设计，他用质谱仪发现了氖20和氖22，思考与讨论：可以将这些带电粒子经过电场加速后射入磁场，根据带电粒子在匀强磁场中运动的半径不一样，从而可以将带电粒子分开。

分析与论证：粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即qumv221由此可得v=mqu/2.粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供，即qvB=mrv2所以粒子的轨道半径为R=mv/qB=2/2qBmu从中可以看出，比荷不同的带电粒子进入磁场后将沿不同的半径做圆周运动，因而，打到照相底片不同的地方。

这样带电粒子就被分开了。

对教科书中的例题是这样处理的：先提出问题，然后由学生进行设计、引出教科书中的例题，有学生自己处理，从而得出质谱仪的工作原理，并论证了实验的可行性。

3—1第三章、第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计一、【课程标准要求及解读】1、课程标准要求介绍带电粒子在匀强磁场中的运动，其实质是介绍洛伦兹力的应用，特别是在现代高新科技中的应用。

通过科学猜测、理论分析和实验验证，寻找带电粒子在匀强磁场中的运动特点。

并通过问题一步一步的引导，使学生初步设计出粒子加速器，进一步体会科学的艰辛与成功的喜悦。

2、课程标准解读课程标准中第一分句的行为动词是“寻找”，行为条件是“科学猜测、理论分析和实验验证”，意为“通过科学的猜测，合力的分析，以及实验的验证，知道带电粒子在匀强磁场中的运动特点”。

要求学生知道实验对物理规律所起的重要作用。

第二分句的行为动词时“引导”，意为“通过老师合理的问题提示，让学生逐步的得出合理的答案”。

第三分句的行为动词是“体会”，意为“通过小组讨论，初步设计出粒子加速器，使学生体会科学的艰辛和成功的喜悦”。

二、【教材分析】1、地位与作用《磁场》课讲述电磁关系中基本概念之一的磁场以及磁场与带电物体之间的力学联系，是电磁部分的重点章节之一，而本节课又是此章的重中之重，在历届高考命题中特别是综合计算题部分屡次出现，是本章教学中不可忽视的一个重要环节。

本节课的理论基础是力学部分曲线运动知识尤其是匀速圆周运动和向心力相关内容以及前一节洛伦兹力概念和特点等内容。

因此这一节既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分有机整合进行全新理论的构建过程。

学好本节内容内容将增强学生科学素质，能为今后进一步更好的掌握学习方法打下基础。

2、重点与难点对带电粒子在匀强磁场中做何种运动的判断，以及此运动产生原因的理解是本节课的一个重点，由于学生对匀速圆周运动与向心力认识的生疏遗忘以及缺乏左手定则与空间想象能力相结合的应用，所以这又成为本节课的一个难点。

3、不同版本比较人教版：采用了先实验探究，再理论分析与推导的顺序。

带着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，从理论的高度推导出实验现象的必然性，这样先实验观察再理论论证比较符合一般的认知过程，也降低了学习的难度。

带电粒子在匀强磁场中的运动教案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN时间：星期：主备人：使用人：【教学主题】3.6带电粒子在匀强磁场中的运动【教学目标】1.推倒出匀速圆周的半径公式和周期公式2.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理【知识梳理】学习过程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。

【典型例题】一、带电粒子在匀强磁场中的运动【例1】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场Array做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（）A．电子 B．质子 C．氘核 D．氚核二、带电粒子做圆周运动的分析方法【例2】如图1所示，一束电子（电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d 的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。

求 : (1) 电子的质量m= (2) 电子在磁场中的运动时间t=【例3】如图2所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的时间t＝__________．(不计重力)．三、质谱仪【例4】如图3所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。

带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计解读（5篇材料）第一篇：带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计解读《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计祝塘中学谢正平一、教学设计思路这节内容主要是使学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的情况及其成因。

有洛伦兹力演示仪和动画课件的辅助，学生大体理解带电粒子是做匀速圆周运动，轨道半径和周期也不难明白，但更多的是让学生了解过程、细节，如每时每刻洛伦力兹力与粒子速度都是垂直关系，这往往是解决带是粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动综合性问题的突破口。

而这样的综合性题目在高考中常常见到，有时甚至以压轴题出现，要很好地解决它，不是仅仅知道轨道半径公式和周期公式就行的，分析出粒子的运动过程，找出其几何关系，才是解决问题的首要。

为了使学生注意带电粒子在匀强磁场中运动的过程，采用课件动画模拟，从而反复观察直到学生清楚为止，也验证着相关的猜想和结果。

为了保持思想的流畅和活跃，在观察动画或视频的同时（或之后），逐步提出有关问题，分解成多个问题，阶梯式地上升，逼近结果，得出结论。

二、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。

三、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。

四、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。

五、教学方法提问、讨论、讲解、观察、练习反馈。

六、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=qvB，那么：垂直射入匀强磁场中的带电粒子，在洛伦兹力F=qvB的作用下，将会偏离原来的运动方向。

一、教学目标1. 让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律，理解洛伦兹力对带电粒子运动的影响。

2. 能够运用所学知识解决实际问题，提高学生的动手能力和创新能力。

3. 培养学生的团队合作精神，提高学生的科学素养。

二、教学重点与难点1. 教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力的计算。

2. 教学难点：带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径计算，洛伦兹力方向的确定。

三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生主动探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

2. 利用多媒体动画演示，帮助学生直观理解带电粒子在磁场中的运动情况。

3. 结合实际例子，让学生学会运用所学知识解决实际问题。

四、教学准备1. 多媒体教学设备。

2. 带电粒子在匀强磁场中运动的动画演示素材。

3. 相关实际问题的案例资料。

五、教学过程1. 导入：以一个简单的实际问题引入，如电子在磁场中的运动情况，激发学生的兴趣。

2. 探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律：引导学生通过观察动画演示，分析带电粒子在磁场中的运动情况，总结运动规律。

3. 讲解洛伦兹力的计算：结合运动学公式，讲解洛伦兹力的计算方法，并进行示例计算。

4. 应用拓展：给出一些实际问题，让学生运用所学知识解决，如粒子加速器中的粒子运动问题。

5. 总结：对本节课的主要内容进行总结，强调重点知识点。

6. 作业布置：布置一些有关带电粒子在匀强磁场中运动的练习题，巩固所学知识。

六、教学评价1. 课堂讲解：评价学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的理解程度，以及对洛伦兹力计算的掌握情况。

2. 作业练习：通过学生完成的练习题，评估学生对课堂所学知识的掌握程度。

3. 小组讨论：评价学生在团队合作中的表现，以及创新能力和解决问题能力。

七、教学反思1. 针对学生的反馈，调整教学方法和策略，以提高教学效果。

2. 针对学生的掌握情况，适当增加练习题的难度，提高学生的应用能力。

3. 注重培养学生的团队合作精神，提高学生的科学素养。

一、教学目标1. 让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

2. 让学生掌握洛伦兹力公式，并能够运用到实际问题中。

3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。

二、教学内容1. 带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

2. 洛伦兹力公式及其应用。

3. 实验操作步骤及数据分析。

三、教学重点与难点1. 教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力公式及其应用。

2. 教学难点：洛伦兹力公式的推导，实验数据的处理。

四、教学方法1. 采用实验演示法，让学生直观地观察带电粒子在匀强磁场中的运动。

2. 采用讲授法，讲解洛伦兹力公式及其应用。

3. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨问题。

五、教学过程1. 引入新课：通过回顾电流的磁效应，引导学生了解磁场对带电粒子的影响。

2. 实验演示：进行带电粒子在匀强磁场中的运动实验，让学生观察并记录实验现象。

3. 讲解洛伦兹力公式：结合实验现象，讲解洛伦兹力公式，并解释其物理意义。

4. 应用练习：给出实例，让学生运用洛伦兹力公式解决问题。

5. 实验数据分析：让学生分析实验数据，探讨带电粒子运动规律与磁场强度、粒子电荷量、粒子速度之间的关系。

6. 总结与拓展：总结本节课所学内容，提出拓展问题，引导学生课后思考。

7. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评价1. 通过课堂讲解、实验演示和练习题，评价学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的理解程度。

2. 通过学生实验操作和数据分析，评价学生的实验技能和观察能力。

3. 通过课后作业和拓展问题，评价学生对洛伦兹力公式的应用能力和科学思维能力。

七、教学资源1. 实验器材：带电粒子实验装置、电流表、电压表、磁铁、粒子源等。

2. 教学课件：带电粒子在匀强磁场中运动的动画演示、洛伦兹力公式的推导过程等。

3. 参考资料：相关学术论文、教学书籍、网络资源等。

八、教学进度安排1. 第一课时：引入新课，实验演示，讲解洛伦兹力公式。

带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计(一)整体设计教学分析本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教科书采用了先实验探究，再理论分析与推导的顺序。

这样的过程比较符合一般的认知规律，会降低学习的难度。

但是，如果学生整体水平较高，就可以采用先理论分析，再实验验证的顺序，给学生提供较高强度的思维训练。

这样使学生既有思维能力训练，又有感性认识体验，在理论与实践的结合中体会到成功的喜悦，同时也进一步体会理论联系实践的研究方法。

教学目标1．通过实验，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射的速度的大小有关。

2．通过理论分析，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。

3．能用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题，了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。

4．通过实验和理论探究、合作探讨，体会科学探究的乐趣。

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。

教学方法与手段以问题思考为先导，引导学生运用原有所学的知识进行思考，再辅以实验仪器的演示探究，形成感性认识，再通过合作学习发动学生对带电粒子在磁场中的运动情况进行思考、讨论，进行理论探究，将带电粒子在匀强磁场中的运动的探究进行到底。

课前准备教学媒体洛伦兹力演示仪、多媒体课件、微机。

知识准备复习洛伦兹力的定义、洛伦兹力的特点。

教学过程导入新课[事件1]教学任务：设置疑问，导入新课师生活动：复习、设疑导入：设置思考问题，在复习上节所学内容的基础上思考问题，引入新课。

引入新课：问题思考1.什么是洛伦兹力？2.带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？3.带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？学生搜索已学知识，陷入思考中。

设计说明：问题的提出激发学生的好奇心和求知欲，使学生的注意力很快集中，进入探究的过程。

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动学案导学学习目标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的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

3、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。

4、了解回旋加速器的工作原理。

自主学习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。

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。

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—o⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒有关。

同步导学例题1三种粒子:H、《H、；He,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；%1具有相同动量；%1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&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；%1粒子在磁场中运动的轨道半径。

例3质量为m,电荷量为q 的粒子，以初速度V 。

垂 直进入磁感应强度为B 、宽度为L 的匀强磁场区域, 如图所示。

求(1) 带电粒子的运动轨迹及运动性质 (2) 带电粒子运动的轨道半径 (3) 带电粒子离开磁场电的速率(4) 带电粒了离开磁场时的偏转角。

(5) 带电粒子在磁场中的运动时间t (6) 带电粒子离开磁场时偏转的侧位移当堂达标1.两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是A.两粒子的速度大小一定相同 B.两粒子的质量一定相同C.两粒子的运动周期一定相同D.两粒子所带电荷种类一定相同2. 在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果乂顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则( )x xX XX XXA.粒子的速率加倍，周期减半B. A 先到达C. B 先到达A.小球受到的洛伦兹力B.摆线的拉力C.小球的动能D.小球的加速度B. 粒子的速率加倍，轨道半径减半C. 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D. 粒子的速率不变，周期减半3. 两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动 （ ）A.若速率相等，则半径一定相等 B.若质量相等，则周期一定相等C.若动量大小相等，则半径一定相等D.若动量相等，则周期一定相等4. 质子（：P ）和a 粒子（：七）以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在 垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是A. Rp ：R 广 1:2, Tp :T 广 1:2B. R 「：R 广2:1, T p :1>1:2C ・ Rp ：R°=l ：2,：T a =2:l D. R p ：R a =l ：4, ：T a =l:45.处在匀强磁场内部的两个电子A 和B 分别以速率v 和2v 垂直射入匀强磁场, 经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点？（）A.同时到达D.无法判断6.把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时, 相同的量是（）一7.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）••A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用••第6题B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C.只有电场能对带电粒子起加速作用量有关（ ） A.带电粒子运动的速度B.带电粒子运动的轨道半径C.带电粒子的质量和电荷量D.带电粒子的电荷量和动量A.势能B.动能C.内能D.电能A. 1： 1B. 1： 2C. 2： 1D. 1： 312.如图所示，一束带电粒子沿同一方向垂直射入磁感 应强度为B 的匀强磁场，设重力不计，在磁场中的轨迹分成1 和2两条,那么它们速度v 动量p 、电荷量q 比荷q/m 之间的关系可以肯定的是（A.如果 q 】/nii = 2q 2/m 2则 V!=v 2B.如果 qj/iDi >2q 2/ni 2则 V]=v 2C. 如果qi=q 2,则P 】 = P2.都带D.如果pi=p 2则q 】＞q2.都带负电D. 磁场的作用是使带电粒子在D 形盒中做匀速圆周运动8. 在回旋加速器内，带电粒子在半圆形盒内经过半个周期所需的时间与下列哪个9. 加速器使某种粒子的能量达到15MeV,这个能量是指粒子的（10. 下列关于回旋加速器的说法中，正确的是（A.回旋加速器一次只能加速一种带电粒子 B, 回旋加速器一次最多只能加速两种带电粒子 C. 旋加速器一次可以加速多种带电粒子D. 回旋加速器可以同时加速一对电荷量和质量都相等的正离了和负离了 11 .用回旋加速器分别加速Q 粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D 形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为（13 .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,第13径迹上的每小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电荷量不变），从图中情况可以确定（）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14.如图所示，一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场，速度方向与磁感线垂直。

带电粒子在匀强磁场中的运动（第一课时）沁水中学谭国利教学目标知识目标1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，带电粒子做匀速圆周运动。

2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。

3、知道质谱仪的工作原理。

能力目标通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力。

情感态度与价值观通过学习质谱仪、回旋加速器（第二课时）的工作原理，让学生认识先进科技的发展，有助于培养学生对物理的学习兴趣，激发学生的爱国热情。

重点：带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期。

难点：理解垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动。

教学过程一、新课导入上一节课我们讨论了磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力。

那么在洛伦兹力的作用下带电粒子会做什么样的运动呢？这一节我们来对此做一个探究，今天，我们来研究带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律。

学生活动：搜索已学过的知识，但不能很快找出规律，陷入思考中。

二、进行新课（一）、仪器介绍首先给同学们介绍一种能演示带电粒子在磁场中运动轨迹的仪器——洛伦兹力演示仪。

1、电子枪：产生电子束。

玻璃泡内充有稀薄气体，当电子束通过玻璃泡时，可以显示电子的运动轨迹。

2、励磁线圈：（先让学生观察课本88页图3.3-8，再比较励磁线圈，分析励磁线圈的作用及产生的磁场的方向），两线圈间产生的匀强磁场方向与两线圈中心连线的方向平行。

3、电流、电压选择档：调节励磁线圈中的电流可以改变磁感应强度；调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度。

（二）、实验探究探究一：不加磁场时观察电子束的轨迹学生活动：讨论，进行预测。

教师活动：用洛伦兹力演示仪进行演示。

学生活动：观察实验现象。

探究二：加磁场时观察电子束的轨迹学生活动：讨论，进行预测。

教师活动：用洛伦兹力演示仪进行演示。

（在此让学生通过电子束的偏转方向判断所加磁场的方向）学生活动：观察实验现象、并判断所加磁场的方向。

时间：星期：主备人：使用人：【教学主题】带电粒子在匀强磁场中的运动【教学目标】1.推倒出匀速圆周的半径公式和周期公式2.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理【知识梳理】学习过程）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。

【典型例题】一、带电粒子在匀强磁场中的运动【例1】电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场!做匀速圆周运动，其中轨道半径最大的是（）A．电子B．质子C．氘核D．氚核二、带电粒子做圆周运动的分析方法【例2】如图1所示，一束电子（电量为e)以速度V垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场，穿透磁场时的速度与电子原来的入射方向的夹角为300。

求: (1) 电子的质量m= (2) 电子在磁场中的运动时间t=【例3】如图2所示，在半径为R 的圆的范围内，有匀强磁场，方向垂直圆所在平面向里．一带负电的质量为m电量为q粒子，从A点沿半径AO的方向射入，并从C点射出磁场．∠AOC＝120o．则此粒子在磁场中运行的时间t＝__________．(不计重力)．、三、质谱仪【例4】如图3所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场。

带电粒子在电场中的运动三维目标知识与技能1．了解带电粒子在电场中的运动──只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

并能分析解决加速和偏转方向的问题；2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动（类平抛运动）；3．知道示波管的主要构造和工作原理。

过程与方法培养学生综合运用力学和电学知识分析、解决带电粒子在电场中的运动。

通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析研究，培养学生的分析和推理能力。

情感态度与价值观1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

教学重点带电粒子在电场中的加速和偏转规律。

教学难点带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

教学方法讲授法、练习法、归纳法。

教具准备投影仪、投影片、示波器、CAI课件。

课时安排2课时教学过程［新课导入］带电粒子在电场中受到静电力的作用，因此产生加速度，速度的大小和方向都可能发生变化。

对于质量很小的带电粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力（重力）的作用，但万有引力（重力）一般远小于静电力，可以忽略。

在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来改变带电粒子或控制带电粒子的运动。

利用电场使带电粒子加速、利用电场使带电粒子偏转，就是两种最简单的情况。

本节课我们讨论两种最简单的情况。

［新课教学］一、带电粒子的加速1．带电粒子在电场中的平衡若带电粒子在电场中所受合力为零时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

如图所示，带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?根据不同的已知条件，你能求出哪些物理量？分析：带电粒子处于静止状态，则有：qE－mg＝0因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。

又因为场强方向竖直向下，所mg qE＋＋＋＋＋＋－－－－－－以带电体带负电。

根据不同的已知条件，可求出电荷量q ，电场强度E ，极板间距d ，电势差U 等。

2．带电粒子的加速如图所示，在真空中有一对平行金属板，极板间的距离为d ，两板间加以电压U 。

远东二中导学稿★高二物理选修★总计第期课题：§带电粒子在匀强磁场中的运动（）主备: 李惠云审核：审批：班组：学生姓名:【学习目标】：、能表述洛伦兹力对粒子不做功。

、能分析、表述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。

、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，并会用它们解答有关问题。

【学习重点】：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【学习难点】：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹【自主预习】：、旧知回顾、洛伦兹力的方向的判断方法：、洛伦兹力的大小计算：公式（）当时，（）当时，、预习自测当带电粒子以速度垂直进入匀强磁场中（）粒子在匀强磁场中做什么运动?轨迹是什么?（）、轨道半径和周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.、轨道半径、周期【合作探究】：探究活动一：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.（阅读课本页，讨论回答）、当带电粒子以速度垂直进入匀强磁场中粒子受到怎样的力的作用？对粒子的运动有什么作用？、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式推导一为带电量，质量为 ,速度为的带电粒子垂直进入磁感应强度为的匀强磁场中，如图所示。

其半径和周期为多大？推导：粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以由此得出①由周期v r2将①式代入②式得②引申思考：（）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与粒子所带电量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。

（）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的过程中，洛伦兹力做功吗？探究活动二：典例分析例、如图所示，半径为的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从点射出，已知∠°() 确定圆心、半径及圆心角并画出粒子的运动轨迹。

《带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案一、学习目标1、理解带电粒子在匀强磁场中运动的基本规律。

2、掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期的计算方法。

3、能够运用所学知识分析和解决带电粒子在匀强磁场中运动的相关问题。

二、知识回顾1、洛伦兹力定义：运动电荷在磁场中受到的力。

大小：＼（F ＝ qvB\sin\theta\）（其中\（q\）为电荷量，＼（v\）为速度，＼（B\）为磁感应强度，＼（＼theta\）为速度方向与磁场方向的夹角）。

方向：左手定则判定，四指指向正电荷运动的方向，拇指所指的方向为洛伦兹力的方向。

2、圆周运动的相关知识线速度：＼（v ＝＼frac{2\pi r}｛T}＼）（＼（r\）为半径，＼（T\）为周期）角速度：＼（＼omega ＝＼frac{2\pi}｛T}＼）向心加速度：＼（a ＝＼frac{v^2}｛r} ＝＼omega^2 r\）向心力：＼（F ＝ ma ＝ m\frac{v^2}｛r} ＝ m\omega^2 r\）三、新课导入思考：当带电粒子以一定的速度进入匀强磁场时，它会如何运动呢？四、新课讲授1、带电粒子在匀强磁场中的运动规律当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力，做匀速直线运动。

当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到洛伦兹力的作用，做匀速圆周运动。

2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期半径：由洛伦兹力提供向心力可得：＼（qvB ＝ m\frac{v^2}｛r}＼），解得\（r ＝＼frac{mv}｛qB}＼）。

周期：＼（T ＝＼frac{2\pi r}｛v} ＝＼frac{2\pi m}｛qB}＼）3、实例分析质谱仪原理：利用带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的规律，通过测量粒子的轨道半径来确定粒子的比荷。

结构：主要由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。

回旋加速器原理：通过多次加速带电粒子，使其获得高能量。

结构：两个半圆形的中空金属盒，在两个盒之间加上交变电场，盒内存在匀强磁场。

学习目标：1、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。

2、掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的特点和解决此类运动的方法。

3、掌握带点粒子在复合场中的运动的分析。

4、理解质谱仪和回旋加速器的工作原理和作用。

学习的重点1、解决带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题2、复合场中各种力的大小和方向的确定，及运动情况的分析。

学习的难点利用洛伦兹力的计算公式、圆周运动的知识、几何关系去解决带电粒子在复合场中运动的有关问题。

预习案1、复合场是指电场、磁场、重力场并存，或其中某两种场并存的场。

如速度选择器、磁流体发电机、霍尔效应、电磁流量计是和的复合场。

带电粒子在这些复合场中运动时，必须同时考虑、和的作用或其中某两种力的作用，因此对粒子的运动形式的分析就显得极为重要。

G , 方向：，2、在重力场中，物体将受到重力的作用，重力大小=W，重力做功改变物体的重力势能；在静电场中，重力做功与路径，=F ,方向与电荷的有关，带点粒子受到电场力的作用，电场力大小=即正电荷受力方向与场强方向，负电荷受力方向，电场力做功与W，电场力做功改变；在磁场中，带点粒子不一路径，=F , 洛仑兹力做功，定受洛仑兹力，当和垂直时，洛仑兹力大小=不改变带点粒子的。

导学案回答下列问题1、D形盒和盒间电场都应该在真空中被加速粒子的最大速度决定于什么？2、如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大D形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗？为什么？带电粒子在复合场电运动的基本分析1、当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止、2、当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动、3、当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动、4、当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理。

磁场中带电粒子的一般分类及重力的有无1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。

带电粒子在匀强磁场中的运动导学案高二_______班第______小组姓名__________学习目标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的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

3、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。

重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题。

难点：带电粒子进入匀强磁场时的受力分析与运动分析。

任务一知识回顾知识回顾：1．什么是洛伦兹力？2．带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？3．洛伦兹力的计算式？4．洛伦兹力的方向如何确定？5.在必修二中我们学习过圆周运动的知识，做匀速圆周运动的物体，它的受力与速度有什么关系？任务二预习导学带电粒子在匀强磁场中的运动（实验验证）1．洛伦兹力演示仪的构造和工作原理洛伦兹力演示仪主要是由、和构成。

洛伦兹力演示仪的工作原理电子束由产生，玻璃泡内充有，在电子束通过时能够显示。

励磁线圈能够在两个线圈之间产生，磁场的方向与平行。

电子速度的大小和磁感应强度可以分别通和来调节。

阅读教材99页演示实验内容并猜想实验结果：（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。

带电粒子在匀强磁场中的运动（理论分析）学生思考1带电粒子射入匀强磁场时，有几种可能的情况？1．带电粒子的速度方向与磁场方向__________。

2．带电粒子的速度方向与磁场方向__________。

3．带电粒子的速度方向与磁场方向_________________。

学生思考21．当速度平行于磁场方向时，带电粒子做什么运动？2．当速度垂直于磁场方向时，带电粒子做什么运动？（试根据下面几个问题回答V┴B时带电粒子的运动情况）(1)带电粒子受到什么力的作用？(2)这个力的方向和粒子的速度方向存在什么关系？(3)粒子所受的力做功吗？(4)这个力对电子的运动有什么作用？任务三重点突破理论探究圆周运动的半径、运动周期与速度、磁感应强度的关系一带电量为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？小结本节课你学到了什么？任务四 课堂检测小试牛刀如图所示，一束带正电的相同的粒子垂直磁场边界自O 点射入匀强磁场中后分成了3束，其运动轨迹如图，粒子运动方向与磁场方向垂直，不计粒子的重力作用，已知OA=AC=CD ，则这三束粒子的速率之比例题如图所示，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，最后打到底片D 上.(1)粒子在S 1区做什么运动?(2)在S 2区做何种运动，在S 3区将做何种运动?(3)粒子进入磁场时的速率？(4)粒子在磁场中运动的轨道半径？**小结：如果容器A 中粒子的电荷量相同而质量不同，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，因而打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r ，如果再已知带电粒子的电荷量q ，就可算出它的质量，这种仪器叫做质谱仪。

《3.7：带电粒子在匀强磁场中的运动》导学案〖课前预习案〗学习目标定位：1.知道洛伦兹力做功的特点。

2.掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律和分析方法。

3.知道质谱仪和回旋加速器的构造和原理。

核心知识梳理：一．带电粒子在匀强磁场中的运动1. 带电粒子（不计重力）在匀强磁场中的运动时，它所受的洛伦兹力总与速度的方向 ，所以洛伦兹力对带电粒子 。

2. 带电粒子（不计重力）以一定的速度进入匀强磁场中： （1）.若v ∥B ，带电粒子不受洛伦兹力，做 .（2）.若v ⊥B ，带电粒子仅受洛伦兹力作用，做 ．想一想 同种带电粒子以不同的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们的运动周期相同吗？二．质谱仪和回旋加速器 1.质谱仪 (1)构造：(2)加速：粒子被加速电场加速，由动能定理： ＝12mv 2.偏转：粒子在磁场中受洛伦兹力作用而偏转，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律： ＝mv 2r．由两式可得出需要研究的物理量，r ＝ ， m ＝ ，qm ＝想一想 质谱仪是如何区分同位素的呢？2.回旋加速器(1)构造： D 1、D 2是半圆金属盒，D 形盒的缝隙处接 电源． D 形盒处于匀强磁场中.(2)原理：交流电的周期和粒子做圆周运动的周期 ，粒子在 圆周运动的过程中一次一次地经过D 形盒缝隙，两盒间的电势差一次一次地 ，粒子就会被一次一次地 ．由qvB ＝mv 2R，得E km ＝q 2B 2R 22m ，可见粒子获得的最大动能由 和D 形盒 决定，与加速电压关.想一想 随着粒子速度的增加，缝隙处电势差的正负改变是否越来越快，以便能使粒子在缝隙处刚好被加速？〖预习检测题〗1.两个带电粒子沿垂直磁场方向射入同一匀强磁场，它们在磁场中作匀速圆周运动的半径相同，且转动方向也相同，那么这两粒子的情况是（）A．两粒子的速度大小一定相同B．两粒子的质量一定相同C．两粒子的运动周期一定相同 D．两粒子所带电荷种类一定相同2.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是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率加倍，轨道半径减半C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D．粒子的速率不变，周期减半3.处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和2v垂直射入匀强磁场，经偏转后，哪个电子先回到原来的出发点（）A．同时到达 B．A先到达C．B先到达 D．无法判断4.关于回旋加速器中电场和磁场的说法中正确的是（）A.电场和磁场都对带电粒子起加速作用B.电场和磁场是交替地对带电粒子做功的C.只有电场能对带电粒子起加速作用D.磁场的作用是使带电粒子在D形盒中做匀速圆周运动5．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列说法正确的是（）A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大〖随堂训练题〗1.质子和 粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感应线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（）A．速度之比为2:1 B．周期之比为1:2C．半径之比为1:2 D．角速度之比为1:12.如图所示，直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。