广东省惠州市高中物理第三章磁场第五节研究洛伦兹力第2课时导学案粤教版选修3_1.doc
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1、第五节 研究洛伦兹力(第二课时)带电粒子在匀强磁场中的运动【自主学习】 一、 学习目标1. 知识技能 理解洛伦兹力不做功,理解粒子垂直匀强磁场只受洛伦兹力作用,粒子做匀速圆周运动。会推导半径、周期表达式 2. 过程与方法 分析综合3. 情感、态度与价值观 理论探究提高综合探究能力二、 重点难点1. 洛伦兹力不做功,粒子做匀速圆周运动的半径、周期表达式推导。2. 左手定则的使用,圆心的确定、半径的求解三、自主学习一、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当带电粒子的运动方向与磁场方向平行时,粒子不受洛伦兹力。所以,此时粒子做匀速直线运动。2带电粒子的运动方向与磁场方向垂直(
2、1)运动轨迹当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时,粒子在匀强磁场中做圆周运动。(2)带电粒子的受力及运动分析带电粒子垂直进入匀强磁场中的受力情况分析。问题:电子受到怎样的力的作用?这个力和电子的速度的关系是怎样的?电子受到垂直于速度方向,也垂直于磁场方向的洛伦兹力的作用。洛伦兹力F大小一定,方向与v垂直,时刻改变。F为变力。问题:洛伦兹力做功吗?洛伦兹力对运动电荷不做功。粒子的动能、速率均不变。问题:洛伦兹力对电子的运动有什么作用? 洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,提供电子做匀速园周运动的向心力。带电粒子垂直进入匀强磁场中,粒子在洛伦兹力的作用下,在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆
3、周运动。(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匀速圆周运动,在磁场方向作匀速直线运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。二、带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径和周期【思考与讨论】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆半径,与粒子的速度、磁场的磁感应强度有什么关系?1轨道半径公式一带电粒子的质量为m,电荷量为q,速度为v,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?问题:什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力?洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力。问题:向心力的计算公式是什么?F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qvB由此得出
4、r上式告诉我们,在匀强磁场中做匀速园周运动的带电粒子,它的轨道半径跟粒子的运动速率成正比。运动的速度越大,轨道的半径也越大。2周期公式将半径r代入周期公式T中,得到T带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关。第五节 研究洛伦兹力(第二课时) 带电粒子在匀强磁场中的运动【课堂检测】1带电粒子垂直匀强磁场方向运动时,会受到洛伦兹力的作用下列表述正确的是A洛伦兹力对带电粒子做功B洛伦兹力不改变带电粒子的动能C洛伦兹力的大小与速度无关D洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向2质子和一价钠离子分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动,如果它们的圆运动半径恰好相等,这说明它们在刚进入磁场时(
5、 )A速率相等Bmv大小相等C动能相等D质量相等3在如图所示的足够大匀强磁场中,两个带电粒子以相同方向垂直穿过虚线MN所在的平面,一段时间后又再次同时穿过此平面,则可以确定的是()A两粒子一定带有相同的电荷量B两粒子一定带同种电荷C两粒子一定有相同的比荷D两粒子一定有相同的动能4.质量为m、带电量为q的正离子沿x轴方向从坐标原点进入磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直xOy平面,如图所示,若离子速率为v,则离子做圆周运动的圆心坐标是多少?课 堂训练案第五节 研究洛伦兹力(第二课时) 带电粒子在匀强磁场中的运动【当堂训练】1质子和氘核经同一电压加速,垂直进入匀强磁场中,则质子和氘核的动能E
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