人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.3帶電粒子在勻強磁場中的運動〖教材分析〗帶電粒子在勻強磁場中的運動是高考經?？疾榈膬热葜?，教材采用了實驗探究加理論分析與推導的方式進行教學。通過實驗把抽象化為形象，帶著得到的感性材料，再進行理論分析，讓學生在這一學習過程中對理論與實踐相結合的研究方法有所體會，并且在學習過程中嘗到成功的喜悅?！冀虒W目標與核心素養(yǎng)〗物理觀念：觀察洛倫茲力作用下的圓周運動，體會洛倫茲力對運動的影響?？茖W思維：通過圓周運動半徑、周期公式的推導，析帶電粒子在磁場中的運動軌跡，體會數學方法在物理中的重要作用?？茖W探究：采用洛倫茲力演示儀，通過控制變量法，研究影響電子束運動軌跡的因素?？茖W態(tài)度與責任：借助數學方法解決物理問題的過程，感悟科學推理的重要意義。〖教學重難點〗教學重點：帶電粒子在勻強磁場中的運動的受力分析及運動徑跡。教學難點：帶電粒子在勻強磁場中的運動的受力分析及運動徑跡?！冀虒W準備〗多媒體課件、洛倫茲力演示儀等?！冀虒W過程〗一、新課引入在現(xiàn)代科學技術中，常常要研究帶電粒子在磁場中的運動。如果沿著與磁場垂直的方向發(fā)射一束帶電粒子，請猜想這束粒子在勻強磁場中的運動徑跡，你猜想的依據是什么?二、新課教學（一）帶電粒子在勻強磁場中的運動對粒子進行受力情況，受到洛倫茲力的作用且方向與帶電粒子初速度的方向垂直，所以洛倫茲力只改變粒子速度的方向，不改變粒子速度的大小，洛倫茲力對粒子起到了向心力的作用。所以，沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，即：結論：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。思考與討論：垂直射入磁場的帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，圓周的半徑可能與哪些因素有關?周期可能與哪些因素有關?（二）帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑和周期洛倫茲力提供了它做勻速圓周運動向心力，即F洛=F向設帶電粒子質量為m，電荷量為q，運動速度為v。磁感應強度大小為B。洛倫茲力大小qvB，向心力表達式選用meq\f(v2,r)，則qvB=meq\f(v2,r)先約分再整理一下，半徑r=eq\f(mv,qB)從這個結果可以看出，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑與它的質量、速度成正比，與電荷量、磁感應強度成反比。那么它的周期式子怎么樣的呢？這里我們先觀察觀察帶電粒子的運動徑跡。先看這樣的一個實驗。（全部用演示儀演示給學生看）這一個洛倫茲力演示儀，這個是它的結構圖。它主要由玻璃泡和電子槍、勵磁線圈等部分組成。線圈有電流通過時內部就會產生磁場，可以看作勻強磁場,方向與紙面垂直。給電子槍加上足夠高的電壓,電子會沿著與勻強磁場垂直的方向射了出來。適當調節(jié)磁場強弱，咱就能看到電子束軌跡彎曲成一個圓。為什么會產生這樣的結果呢？不加磁場時觀察電子束的徑跡。觀察的結果是一條直線。給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產生沿兩線圏中心連線方向、由紙內指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。圓周運動。保持出射電子的速度不變，改變磁感應強度，觀察電子束徑跡的變化。徑跡的半徑減少。保持磁感應強度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化。徑跡的半徑增加。通過圓周運動的知識計算它的周期。周期T=eq\f(2πr,v)這里的r=eq\f(mv,qB)剛才算過了，將它代入。約分得T=eq\f(2πm,Bq)從這個公式可以看出周期由磁場和粒子的荷質比決定，而與粒子的速度和軌道半徑沒有關系。課本例題一個質量為1.67×10-27kg電荷量為1.6×10-l9C的帶電粒子，以5×105m/s的初速度沿與磁場垂直的方向射入磁感應強度為0.2T的勻強磁場。求：粒子所受的重力和洛倫茲力的大小之比；粒子在磁場中運動的軌道半徑（3）粒子做勻速圓周運動的周期。分析：依據所給數據分別計算出帶電粒子所受的重力和洛倫茲力，就可求出所受重力與洛倫茲力之比。帶電粒子在勻強磁場中受洛倫茲力并做勻速圓周運動，由此可以求出粒子運動的軌道半徑及周期。解：（1）粒子所受的重力G=mg=1.67×10-27kg×9.8N=1.64×10-26N所受的洛倫茲力F=qvB=1.6×10-19×5×105×0.2N=1.6×10-14N重力與洛倫茲力之比eq\f(G,F)=eq\f(1.64×10-26,1.6×10-14)=1.03×10-12可見，帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力遠大于重力，重力作用的影響可以忽略。（2）帶電粒子所受的洛倫茲力為F=qvB洛倫茲力提供向心力，故qvB=meq\f(v2,r)由此得到粒子在磁場中運動的軌道半徑r=eq\f(mv,qB)=eq\f(1.67×10-27×5×105,1.6×10-19×0.2)m=2.61×10-2m（3）粒子做勻速圓周運動的周期T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,Bq)=eq\f(2×3.14×1.67×10-27,1.6×10-19×0.2)s=3.28×10-7s課堂練習例1：電子以1.6×106m/s的速度沿著與磁場垂直的方向射入B＝2.0×10-4T的勻強磁場中。求電子做勻速圓周運動的軌道半徑和周期。解：洛倫茲力提供向心力，首先列：qvB=meq\f(v2,r)，先約分再整理一下，半徑r=eq\f(mv,qB)。代入數據得r=4.55×10-2m。周期T=eq\f(2πr,v)，將r代入，約分得T=eq\f(2πm,Bq)代入數據得T=1.76×10-6s?！及鍟O計〗1.3帶電粒子在勻強磁場中的運動1.勻速直線運動（v//B）2.勻速圓周運動（v⊥B）r＝eq\f(mv,qB)T