人教版 (2019)选择性必修 第二册带电粒子在匀强磁场中的运动表格教案

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册带电粒子在匀强磁场中的运动表格教案，共6页。教案主要包含了课堂巩固等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
物理
年级
高二
学期
春季
课题
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
教科书
书 名：普通高中教科书 物理 选择性必修 第二册
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教学目标
通过实验演示，知道洛伦兹力的性质
2.通过洛伦兹力性质与平面几何知识的结合，分析带电粒子在磁场中的运动轨迹
3. 采用洛伦兹力演示仪，通过控制变量法，研究影响电子束运动轨迹的因素。
教学内容
1、教学重点：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
2、教学难点：粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动
教学过程
带电粒子在匀强磁场中的运动
讨论：若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场平行的方向射入磁场，粒子将如何运动？匀速直线运动
若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将如何运动？
由于是匀强磁场，洛伦兹力大小保持不变
洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，洛伦兹力只会改变粒子速度的方向，不会改变其大小
所以，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
二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期
展示洛伦兹力演示仪的示意图。电子枪可以发射电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。励磁线圈能够在两个线圈之间产生匀强磁场，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。
观看演示实验：洛伦兹力演示仪
①加速电场：作用是改变电子束出射的速度
②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场
请学生分别预测下列情况下带电粒子的运动径迹，然后用洛伦兹力演示仪进行检验。
1. 不加磁场。
2. 在玻璃泡中施加沿两线圈中心连线方向、垂直于读者的磁场。
3. 保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度。
4. 保持磁感应强度不变，改变出射电子速度的大小和方向。
观看视频后学生回答问题。
基本规律：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。
三、匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？
思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
所以
可见r与速度v、磁感应强度B、粒子的比荷有关
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？
可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关。
四、若带电粒子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？
垂直于B方向上：匀速圆周运动
平行于B方向上：匀速直线运动
五、课堂巩固
一个质量为 1.67×10-27 kg、电荷量为 1.6×10-19 C 的带电粒子，以 5×105m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。求：
（1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比；
（2）粒子在磁场中运动的轨道半径；
（3）粒子做匀速圆周运动的周期。
分析： 依据所给数据分别计算出带电粒子所受的重力和洛伦兹力，就可求出所受重力与洛伦兹力之比。带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力并做匀速圆周运动，由此可以求出粒子运动的轨道半径及周期
解: （1）粒子所受的重力
G ＝mg＝1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26N
所受的洛伦兹力
F＝qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2N ＝ 1.6×10-14N
重力与洛伦兹力之比
可见，带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略。
（2）带电粒子所受的洛伦兹力为
F ＝ qvB
洛伦兹力提供向心力，故
由此得到粒子在磁场中运动的轨道半径
（3）粒子做匀速圆周运动的周期
变式训练：
如图所示，在磁感应强度大小为B的匀强磁场中。
（1）若电子以不同的速率v1