1、第3節(jié)洛倫茲力的作用,課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小 2會(huì)用公式FBqv推導(dǎo)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并能解 決有關(guān)問(wèn)題 3知道回旋加速器、質(zhì)譜儀的基本構(gòu)造、原理及基本用途 重點(diǎn)難點(diǎn)：1.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第3節(jié)洛倫茲力的作用,課前自主學(xué)案,課前自主學(xué)案,一、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況的推測(cè)：垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，而且跟速度方向垂直這就表明，洛倫茲力不對(duì)

2、粒子做功，它不改變粒子的_，只改變速度的_由此推測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，在磁場(chǎng)中可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速率,方向,2實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果：當(dāng)運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，該運(yùn)動(dòng)電荷受洛倫茲力作用而做_運(yùn)動(dòng) 3圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道半徑與粒子的運(yùn)動(dòng)速率成_比，與粒子的質(zhì)量成_比，與電荷量和磁感應(yīng)強(qiáng)度成_比；而帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率_關(guān)，而是與_成正比，與_成反比半徑公式為：,勻速圓周,正,正,反,無(wú),質(zhì)量,電荷量和磁感應(yīng)強(qiáng)度,圖631,高頻交流,反,質(zhì)量,核心要點(diǎn)突破,(2)分析方法：畫(huà)軌跡，找圓心，求半徑，定圓心角 確定圓心的兩種方法 a已知入射方

3、向和出射方向時(shí)，可通過(guò)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(xiàn)，兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖632甲所示，圖中P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)) b已知入射方向和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線(xiàn)，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線(xiàn)，這兩條垂線(xiàn)的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖632乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)),圖632 運(yùn)動(dòng)半徑大小的確定 一般先作入射點(diǎn)、出射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的半徑，并作出相應(yīng)的輔助三角形，然后利用三角函數(shù)求解出半徑的大小 運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定,圖633 b某段圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角是這段圓弧弦切角的二倍，即2.,特別提醒：分析方法三步曲： (1)畫(huà)軌跡：可確定圓心求出半徑 (

4、2)找聯(lián)系：r與B、v，與t，t與T的聯(lián)系 (3)用規(guī)律：牛頓第二定律及r、T的公式,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 1如圖634所示，,圖634,一束電子(電荷量為e)以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與原來(lái)入射方向的夾角是30，則電子的質(zhì)量是_，穿透磁場(chǎng)的時(shí)間是_,答案：2dBe/vd/(3v),即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀) 2. 1930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖636所示這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙下列說(shuō)法正確的是() 離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器 離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器 離子從磁場(chǎng)中獲得能

5、量 離子從電場(chǎng)中獲得能量,圖636 A B C D,解析：選B.回旋加速器對(duì)離子加速時(shí)，離子是由加速器的中心附近進(jìn)入加速器的，故正確，錯(cuò)誤；離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力不做功，所以離子的能量不變，故錯(cuò)誤；D形盒D1、D2之間存在交變電場(chǎng)，當(dāng)離子通過(guò)交變電場(chǎng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)離子做正功，離子的能量增加，所以離子的能量是從電場(chǎng)中獲得的，正確；選項(xiàng)B正確,如圖637所示，,課堂互動(dòng)講練,圖637,分布在半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從磁場(chǎng)邊緣a點(diǎn)沿圓的半徑aO方向射入磁場(chǎng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了60角試求： (1)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；

6、 (2)粒子的入射速度； (3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,【精講精析】(1)設(shè)帶正電的粒子從磁場(chǎng)區(qū)域射出點(diǎn)為c，射出方向的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與入射方向的直徑交點(diǎn)為O，如圖638.粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的軌跡ac是一段圓弧，它的圓心O一定位于過(guò)入射點(diǎn)a且與入射方向垂直的直線(xiàn)上由于粒子射出磁場(chǎng)的方向必沿圓弧ac在c點(diǎn)的切線(xiàn)，故連線(xiàn)Oc必垂直于連線(xiàn)Oc. 圖638,【方法總結(jié)】帶電粒子的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的求解關(guān)鍵是通過(guò)入、出磁場(chǎng)兩點(diǎn)速度方向畫(huà)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡，利用幾何知識(shí)確定圓心及相應(yīng)的半徑，從而找到圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角，根據(jù)圓心角和圓周角的關(guān)系確定帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,回旋加速器是用于加速帶電粒子流，使之

7、獲得很大動(dòng)能的儀器，其核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接，以便在盒間狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使粒子每穿過(guò)狹縫都得到加速；兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面粒子源置于盒的圓心附近，若粒子源射出粒子電量為q，質(zhì)量為m，粒子最大回旋半徑為Rm，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖639所示，問(wèn),圖639 (1)粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？ (2)粒子在兩盒間狹縫內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng)？ (3)所加交變電壓頻率為多大？粒子運(yùn)動(dòng)角速度多大？ (4)粒子離開(kāi)加速器時(shí)速度多大？,已知質(zhì)量為m的帶電液滴，以速度v射入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，液滴在此空間剛好能在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖6310所示求： (1)液滴在空間受到幾個(gè)力作用； (2)液滴電性及帶電荷量； (3)液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑多大,圖6310,【思路點(diǎn)撥】解決此題的關(guān)鍵有二步 (1)帶電液滴在此空間運(yùn)