第三章磁場6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動第三章磁場6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動1※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀2第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件31課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)4課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)51．運(yùn)動軌跡：帶電粒子(不計(jì)重力)以一定的速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時(shí)：(1)當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子將做____________運(yùn)動。(2)當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子將做____________運(yùn)動。2．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動：(1)運(yùn)動條件：不計(jì)重力的帶電粒子沿著與磁場______的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動勻速直線勻速圓周垂直1．運(yùn)動軌跡：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動勻速直線勻速圓周6(2)洛倫茲力的作用：提供帶電粒子做圓周運(yùn)動的__________，即qvB＝________。(3)半徑和周期公式①半徑：r＝________；②周期：T＝_________。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與粒子______和_________無關(guān)。向心力速度運(yùn)動半徑(2)洛倫茲力的作用：向心力速度運(yùn)動半徑7用來分析各種元素的同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。1．構(gòu)造如圖所示，主要由以下幾部分組成：①帶電粒子注射器②加速電場(U)③_______________________④_______________________⑤照相底片質(zhì)譜儀速度選擇器(B1、E)偏轉(zhuǎn)磁場(B2)用來分析各種元素的同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。質(zhì)譜8qUqvBqUqvB91．構(gòu)造圖回旋加速器1．構(gòu)造圖回旋加速器102．工作原理(1)電場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個D形盒之間的窄縫區(qū)域存在______________的電場。作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被______。(2)磁場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的______磁場中。作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做____________運(yùn)動，從而改變運(yùn)動方向，______周期后再次進(jìn)入電場。周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個2．工作原理周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個11『判一判』(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中一定做勻速圓周運(yùn)動。(

)(2)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動時(shí)，速度越大，半徑越大。(

)(3)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動時(shí)，速度越大，周期越大。(

)(4)利用質(zhì)譜儀可以測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。(

)(5)回旋加速器的加速電壓越高，帶電粒子獲得的最終動能越大。(

)×√×√×『判一判』×√×√×12DD13第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件14課內(nèi)探究課內(nèi)探究15這三個軌跡都是圓嗎？對應(yīng)的粒子的速度大小相等嗎？提示：是圓；速度不相等v3>v2>v1探究一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動這三個軌跡都是圓嗎？對應(yīng)的粒子的速度大小相等嗎？探究一帶電161．兩種常見的運(yùn)動情況：(1)勻速直線運(yùn)動：帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反)，此時(shí)帶電粒子所受洛倫茲力為零，帶電粒子將以速度v做勻速直線運(yùn)動。(2)勻速圓周運(yùn)動：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場，由于洛倫茲力始終和運(yùn)動方向垂直，因此不改變速度大小，但是不停地改變速度方向，所以帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供勻速圓周運(yùn)動的向心力。1．兩種常見的運(yùn)動情況：17第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件183．有界磁場內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法：(1)圓心的確定①已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。②已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。3．有界磁場內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法：②已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的19第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件20DD21第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件22BB23第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件24探究二質(zhì)譜儀探究二質(zhì)譜儀25第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件26第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件27第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件28解題指導(dǎo)：解答此類問題要做到：(1)對帶電粒子進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動過程分析。(2)選取合適的規(guī)律，建立方程求解。解題指導(dǎo)：解答此類問題要做到：29第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件30DD31第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件32探究三回旋加速器探究三回旋加速器33提示：(1)磁場的作用是使帶電粒子回旋，電場的作用是使帶電粒子加速。動能的增加量為qU。(2)交流電源的周期應(yīng)等于帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期。(3)粒子的最大動能決定于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑R。第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件34第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件35第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件36DD37解題指導(dǎo)：深入理解回旋加速器的工作原理是解題的基礎(chǔ)。解題指導(dǎo)：深入理解回旋加速器的工作原理是解題的基礎(chǔ)。38BB39解析：回旋加速器可以加速正電荷，也可以加速負(fù)電荷。故A錯誤。回旋加速器利用電場加速，在磁場中速度大小不變，運(yùn)用磁場偏轉(zhuǎn)。故B正確。離子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期與加速交變電壓的周期相等。故C、D錯誤。故選B。第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件40素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升411．解題程序——三步法(1)畫軌跡即確定圓心，幾何方法求半徑并畫出軌跡。(2)找聯(lián)系軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動速度相聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動時(shí)間相聯(lián)系，在磁場中運(yùn)動的時(shí)間與周期、圓心角相聯(lián)系。(3)用規(guī)律即牛頓第二定律和圓周運(yùn)動的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式。帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動規(guī)律1．解題程序——三步法帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動規(guī)律422．帶電粒子在不同邊界磁場中的運(yùn)動軌跡(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖所示)2．帶電粒子在不同邊界磁場中的運(yùn)動軌跡43(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖所示)44(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖所示)45DD46第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件47第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件48第三章磁場6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動第三章磁場6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動49※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀和回旋加速器的工作原理※※掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡及做功情況※了解質(zhì)譜儀50第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件511課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)1課前預(yù)習(xí)2課內(nèi)探究3素養(yǎng)提升4課堂達(dá)標(biāo)5課時(shí)作業(yè)52課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)531．運(yùn)動軌跡：帶電粒子(不計(jì)重力)以一定的速度v進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時(shí)：(1)當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子將做____________運(yùn)動。(2)當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子將做____________運(yùn)動。2．帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動：(1)運(yùn)動條件：不計(jì)重力的帶電粒子沿著與磁場______的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動勻速直線勻速圓周垂直1．運(yùn)動軌跡：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動勻速直線勻速圓周54(2)洛倫茲力的作用：提供帶電粒子做圓周運(yùn)動的__________，即qvB＝________。(3)半徑和周期公式①半徑：r＝________；②周期：T＝_________。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期與粒子______和_________無關(guān)。向心力速度運(yùn)動半徑(2)洛倫茲力的作用：向心力速度運(yùn)動半徑55用來分析各種元素的同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。1．構(gòu)造如圖所示，主要由以下幾部分組成：①帶電粒子注射器②加速電場(U)③_______________________④_______________________⑤照相底片質(zhì)譜儀速度選擇器(B1、E)偏轉(zhuǎn)磁場(B2)用來分析各種元素的同位素并測量其質(zhì)量及含量百分比的儀器。質(zhì)譜56qUqvBqUqvB571．構(gòu)造圖回旋加速器1．構(gòu)造圖回旋加速器582．工作原理(1)電場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：兩個D形盒之間的窄縫區(qū)域存在______________的電場。作用：帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時(shí)被______。(2)磁場的特點(diǎn)及作用特點(diǎn)：D形盒處于與盒面垂直的______磁場中。作用：帶電粒子在洛倫茲力作用下做____________運(yùn)動，從而改變運(yùn)動方向，______周期后再次進(jìn)入電場。周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個2．工作原理周期性變化加速勻強(qiáng)勻速圓周半個59『判一判』(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中一定做勻速圓周運(yùn)動。(

)(2)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動時(shí)，速度越大，半徑越大。(

)(3)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動時(shí)，速度越大，周期越大。(

)(4)利用質(zhì)譜儀可以測定帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。(

)(5)回旋加速器的加速電壓越高，帶電粒子獲得的最終動能越大。(

)×√×√×『判一判』×√×√×60DD61第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件62課內(nèi)探究課內(nèi)探究63這三個軌跡都是圓嗎？對應(yīng)的粒子的速度大小相等嗎？提示：是圓；速度不相等v3>v2>v1探究一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動這三個軌跡都是圓嗎？對應(yīng)的粒子的速度大小相等嗎？探究一帶電641．兩種常見的運(yùn)動情況：(1)勻速直線運(yùn)動：帶電粒子的速度方向與磁場方向平行(相同或相反)，此時(shí)帶電粒子所受洛倫茲力為零，帶電粒子將以速度v做勻速直線運(yùn)動。(2)勻速圓周運(yùn)動：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場，由于洛倫茲力始終和運(yùn)動方向垂直，因此不改變速度大小，但是不停地改變速度方向，所以帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供勻速圓周運(yùn)動的向心力。1．兩種常見的運(yùn)動情況：65第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件663．有界磁場內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法：(1)圓心的確定①已知入射方向和出射方向時(shí)，可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖a所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。②已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖b所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))。3．有界磁場內(nèi)部分圓周軌跡的分析方法：②已知入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的67第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件68DD69第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件70BB71第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件72探究二質(zhì)譜儀探究二質(zhì)譜儀73第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件74第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件75第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件76解題指導(dǎo)：解答此類問題要做到：(1)對帶電粒子進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動過程分析。(2)選取合適的規(guī)律，建立方程求解。解題指導(dǎo)：解答此類問題要做到：77第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件78DD79第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件80探究三回旋加速器探究三回旋加速器81提示：(1)磁場的作用是使帶電粒子回旋，電場的作用是使帶電粒子加速。動能的增加量為qU。(2)交流電源的周期應(yīng)等于帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期。(3)粒子的最大動能決定于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和D形盒的半徑R。第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件82第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件83第3章-磁場-6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動課件84DD85解題指導(dǎo)