第一篇：高二物理教案磁場(chǎng)-帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3

帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)

一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識(shí)方面：

（1）理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，為什么會(huì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

（2）掌握帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式與周期公式及其推導(dǎo)過程．（3）了解回旋加速器的工作原理，加深對(duì)半徑公式與周期公式的理解． 2．在培養(yǎng)學(xué)生能力方面，通過引導(dǎo)學(xué)生由洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力的分析，逐步得出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及通過讓學(xué)生推導(dǎo)半徑公式、周期公式等教學(xué)過程，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力，體會(huì)如何用已學(xué)知識(shí)來探討研究新問題．

3．通過對(duì)回旋加速器的介紹，開闊學(xué)生眼界，了解物理學(xué)知識(shí)在高新科技領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣．

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1．通過對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力的分析及觀察演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生得出帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)論是本節(jié)重點(diǎn)之一．

與周期T與哪些因素有關(guān)是本節(jié)又一重點(diǎn)．

3．“回旋加速器”是選修內(nèi)容，電場(chǎng)、磁場(chǎng)在回旋加速器中的作用，電場(chǎng)變化周期與粒子在磁場(chǎng)中做圓運(yùn)動(dòng)的周期之間的關(guān)系是這部分教學(xué)的難點(diǎn)．

三、教具

1．ZJ82－B型洛侖茲力演示儀． 2．掛圖：回旋加速器工作原理圖．

四、主要教學(xué)過程

1．提出問題，引入新課

提問（1）：如圖1所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶負(fù)電的粒子以速度v垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)對(duì)電荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？

總結(jié)學(xué)生的回答：運(yùn)動(dòng)電荷受到洛侖茲力f的作用，作用力的方向與速度方向垂直，力的方向與速度方向在同一平面內(nèi)，作用力的大小f=Bqv． 提問（2）：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力對(duì)電荷的運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生什么樣的作用？

總結(jié)學(xué)生的回答：根據(jù)牛頓第二定律，洛侖茲力使電荷沿力的方向產(chǎn)生與速度方向垂直的加速度，這個(gè)加速度將使電荷運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變．

提問（3）：洛侖茲力會(huì)不會(huì)使電荷速度大小發(fā)生改變？為什么？ 總結(jié)學(xué)生的回答：不會(huì)，因?yàn)槁鍋銎澚Ψ较蚩偸桥c速度方向垂直，所以洛侖茲力對(duì)電荷不做功，電荷的動(dòng)能不變，所以速度大小不變

這里還應(yīng)強(qiáng)調(diào)由于洛侖茲力f=Bqv，當(dāng)v的大小不變，f的大小也不會(huì)變． 提問（4）：電荷在以后的運(yùn)動(dòng)過程中所受的洛侖茲力有什么特點(diǎn)，在這樣的力的作用下電荷會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)？

總結(jié)學(xué)生的回答：電荷在運(yùn)動(dòng)過程中洛侖茲力的大小恒定，方向時(shí)刻與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，這個(gè)力與物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力所起的效果完全相同，因此帶電粒子將在垂直磁場(chǎng)方向的某平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2所示．

以上是通過理論分析得出的結(jié)論，下面用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下． 2．演示帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)

（1）介紹實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)原理，告訴學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)是由兩個(gè)平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的，改變環(huán)形電流的強(qiáng)度可以改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱．

（2）演示帶電粒子在電場(chǎng)中被加速后的直線運(yùn)動(dòng)軌跡．

（3）演示當(dāng)建立與速度方向垂直的磁場(chǎng)后，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面與磁場(chǎng)方向的關(guān)系．

（4）改變加速電場(chǎng)的電壓，觀察粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑發(fā)生什么樣的變化；改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，觀察圓周運(yùn)動(dòng)的半徑發(fā)生什么樣的變化．

通過以上教學(xué)過程可以使學(xué)生得出結(jié)論：當(dāng)帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，在洛侖茲力的作用下，帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

下面根據(jù)演示中觀察到圓半徑會(huì)因某些因素變化而改變的現(xiàn)象，進(jìn)一步討論圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與周期．

3．圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與周期公式（這部分教學(xué)以學(xué)生自己推導(dǎo)為主）（1）圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式

首先讓學(xué)生回憶當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力與物體速度、圓半徑之間有關(guān)系式

然后引導(dǎo)學(xué)生思考：帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是誰提供的？其大小與什么有關(guān)？讓學(xué)生自己推導(dǎo)得出：

老師總結(jié)：帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、粒子質(zhì)量m、電量q及運(yùn)動(dòng)速率的大小有關(guān)；并對(duì)演示實(shí)驗(yàn)中半徑變化原因做出解釋．（2）周期公式

讓學(xué)生思考：如果知道了圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及粒子的速率，如何求出粒子轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，即圓周運(yùn)動(dòng)的周期？使學(xué)生自己推導(dǎo)得出

老師可提醒學(xué)生注意，雖然推導(dǎo)T時(shí)涉及了半徑r與速率v，但最后結(jié)果中T的大小與r、v都無關(guān)．

例：已知?dú)浜伺c氦核的質(zhì)量之比m1∶m2=1∶4，電量之比q1∶q2=1∶2，當(dāng)氫核與氦核以相同的動(dòng)量，垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)后，分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則氫核與氦核半徑之比r1∶r2=______周期之比T1∶T2=______．若它們以相同的動(dòng)能射入磁場(chǎng)后，其半徑之比r′1∶r′2 =______周期之比T′1∶T′2 =______

解：（1）以相同動(dòng)量射入磁場(chǎng)后，根據(jù)半徑公式有：

由于周期只與B、m、q有關(guān)，與v、r無關(guān)，所以

4．介紹回旋加速器的工作原理

在現(xiàn)代物理學(xué)中，人們?yōu)樘剿髟雍藘?nèi)部的構(gòu)造，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電場(chǎng)對(duì)電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高．美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對(duì)粒子多次加速使之獲得巨大能量，為此在1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎(jiǎng)．那么回旋加速器的工作原理是什么呢？

學(xué)生自己閱讀教材． 展示掛圖（圖3）． 可根據(jù)情況先由學(xué)生講解后老師再總結(jié)．

在講解回旋加速器工作原理時(shí)應(yīng)使學(xué)生明白下面兩個(gè)問題：

（1）在狹縫A′A′與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場(chǎng)，其作用是當(dāng)粒子經(jīng)過狹縫時(shí)，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場(chǎng)中加速．狹縫的兩側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其作用是當(dāng)被加速后的粒子射入磁場(chǎng)后，做圓運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)圓周又回到狹縫處，使之射入電場(chǎng)再次加速．

（2）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運(yùn)動(dòng)的周期與半徑、速率無關(guān)，所以每隔相

就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速．

老師還可向?qū)W生介紹回旋加速器的局限性以及當(dāng)前各類加速器的性能及北京郊區(qū)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的有關(guān)情況．

（教材使用人教社高級(jí)中學(xué)課本物理第二冊(cè)──必修）

第二篇：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案設(shè)計(jì)（最終版）

知識(shí)目標(biāo)

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

2、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問題．

3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

能力目標(biāo)

通過推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力．

情感目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)先進(jìn)科技的發(fā)展，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣．

教材分析

本節(jié)重點(diǎn)是研究帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：半徑以及周期，通過復(fù)習(xí)相關(guān)力學(xué)知識(shí)，利用力于運(yùn)動(dòng)的關(guān)系突破這一重點(diǎn)，需要注意的是：

1、確定垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中的帶電粒子是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；

2、帶電粒子的重力通常不考慮。

教法建議

由于我們研究的是帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，研究的是磁場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，因此教學(xué)開始，需要學(xué)生回憶相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，為了引導(dǎo)學(xué)生分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的原因、規(guī)律，教師可以通過實(shí)驗(yàn)演示引入，讓學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系分析原因，總結(jié)規(guī)律，積極思考、討論例題，對(duì)規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力．最后通過例題講解，加深知識(shí)的理解．

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 質(zhì)譜儀

一、素質(zhì)教育目標(biāo)

（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

2、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問題．

3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)

通過推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力．

（三）德育滲透點(diǎn)

通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，理解高科技的巨大力量．

（四）美育滲透點(diǎn)

用電子射線管產(chǎn)生的電子做圓周運(yùn)動(dòng)的精美圖像感染學(xué)生，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)圖像形式美的審美感受力．

二、學(xué)法引導(dǎo)

1、教師通過演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問法引導(dǎo)學(xué)生分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的原因、規(guī)律．通過例題講解，加深理解．

2、學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系分析原因，總結(jié)規(guī)律，積極思考、討論例題，對(duì)規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力．

三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法

1、重點(diǎn)

帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)周期．

2、難點(diǎn)

確定垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

3、疑點(diǎn)

帶電粒子的重力通常為什么不考慮？

4、解決辦法

復(fù)習(xí)力學(xué)知識(shí)、引導(dǎo)同學(xué)利用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析，討論帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。

四、課時(shí)安排

1課時(shí)

五、教具學(xué)具準(zhǔn)備

演示用特制的電子射線管。

六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)

教師先通過演示實(shí)驗(yàn)引入，再啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生用力學(xué)知識(shí)分析原因，推導(dǎo)規(guī)律，通過例題講解，學(xué)生思考和討論進(jìn)一步加深對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

七、教學(xué)步驟

（一）明確目標(biāo)

（二）整體感知

本節(jié)教學(xué)首先通過演示實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)這一結(jié)論，然后試著用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析粒子為什么做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再由學(xué)生推導(dǎo)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和周期，根據(jù)力學(xué)知識(shí)，重點(diǎn)是理解運(yùn)動(dòng)半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、速度的關(guān)系；運(yùn)動(dòng)周期與粒子速率和運(yùn)動(dòng)半徑無關(guān)．

（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

1、引入新課

上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動(dòng)的？

2、粒子為什么做勻速圓周的運(yùn)動(dòng)？

首先通過演示實(shí)驗(yàn)觀察到，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌道是圓．

在力學(xué)中我們學(xué)習(xí)過，物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受的合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直．當(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常它的重力可以忽略不計(jì)（請(qǐng)同學(xué)們討論），可看作只受洛侖茲力作用，洛侖茲力方向和速度方向在同一個(gè)平面內(nèi)，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對(duì)帶電粒子不做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知運(yùn)動(dòng)粒子的速度大小不變，再由 可知，粒子在運(yùn)動(dòng)過程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據(jù)物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件得出帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

3、粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期公式

帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力等于洛侖茲力，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)牛頓第二定律，推導(dǎo)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式．

經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運(yùn)動(dòng)半徑，運(yùn)動(dòng)周期。

運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識(shí)理解，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，粒子要離心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑增大，所以速度大，半徑也大；當(dāng)磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑減小，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大，半徑小．由于帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑大，運(yùn)動(dòng)軌跡也長(zhǎng)，可以理解粒子運(yùn)動(dòng)的周期與速度的大小和軌道半徑無關(guān)．為了加深同學(xué)們對(duì)半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習(xí)．

［例1］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知

（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？

（2）這些速度的大小關(guān)系為 ．

（3）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為 ．

4、質(zhì)譜儀

首先請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理．

（四）總結(jié)、擴(kuò)展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的情況，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．并根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得出粒子運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個(gè)具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀．

但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

八、布置作業(yè)

（1）P156（1）～（6）

第三篇：高二物理教案磁場(chǎng)-磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量

磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量

一、教學(xué)目標(biāo)

1．理解磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量概念． 2．掌握用磁感線描述磁場(chǎng)的方法．

3．了解勻強(qiáng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)，知道磁通密度即磁感應(yīng)強(qiáng)度．

4．采用類比法，從電場(chǎng)強(qiáng)度概念引入分析，據(jù)比值法定義，建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念．培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力和研究問題的方法．

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，其概念的建立是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)．

1．在磁場(chǎng)中某處，垂直磁場(chǎng)方向放置的通電直導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力與其導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的恒量，即只要在磁場(chǎng)中的位置不變，若是改變垂直磁場(chǎng)方向放置的導(dǎo)線長(zhǎng)度，或改變其中的電流強(qiáng)度，則所受的磁場(chǎng)力改變，但磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值是不變的，為一特定恒量，說明該恒量反映了磁場(chǎng)在該處的性質(zhì)．如果改變磁場(chǎng)中的位置，再垂直磁場(chǎng)方向放置通電直導(dǎo)線，其所受磁場(chǎng)力與導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度乘積的比值又是一個(gè)不同的恒量，該恒量即反映磁場(chǎng)在這一位置場(chǎng)的性質(zhì)．磁場(chǎng)的這種性質(zhì)命名為磁感應(yīng)強(qiáng)度．

這正可與電場(chǎng)類比：放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷所受到的電場(chǎng)力與其電量的比值是不變的恒量．它反映電場(chǎng)性質(zhì)，命名為電場(chǎng)強(qiáng)度．

同是比值法定義．

2．磁通量是指穿過某個(gè)“面”的磁感線條數(shù)．因此一說磁通量必須指明是穿過哪個(gè)面的磁通量，“面”定了則面積大小定了，放在確定的磁場(chǎng)中，如果磁場(chǎng)方向與面的夾角不同，則穿過該面的磁感線條數(shù)不同．同樣的面積，確定的磁場(chǎng)，垂直磁場(chǎng)方向放置，則穿過的磁感線條數(shù)最多，因此定義：垂直磁場(chǎng)方向放置的面積為S的面，其磁通量Φ=B·S．

3．磁感線的條數(shù)不是隨意畫的，它是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小決定的．垂直磁場(chǎng)方向單位面積上的磁通量棗即單位面積上的磁感線條數(shù)，叫磁通密度，B=Φ／S，即磁感應(yīng)強(qiáng)度．

三、教具

干電池組，U形磁鐵，水平平行裸銅線導(dǎo)軌，直銅棒，帶夾導(dǎo)線三根，開關(guān)．

四、教學(xué)過程 1．引入新課： 復(fù)習(xí)電場(chǎng)，為用類比法建立磁感應(yīng)強(qiáng)度概念作準(zhǔn)備．

提問：電場(chǎng)的基本特性是什么？（對(duì)其中的電荷有電場(chǎng)力的作用．）空間有點(diǎn)電場(chǎng)Q建立的電場(chǎng)，如在其中的A點(diǎn)放一個(gè)檢驗(yàn)電荷q1，什么？（比值為恒量，反映場(chǎng)的性質(zhì)，叫電場(chǎng)強(qiáng)度．）

磁場(chǎng)的基本特征是什么？（對(duì)其中的電流，即通電導(dǎo)線有磁場(chǎng)力的作用．）

對(duì)磁場(chǎng)的這種特性如何描述呢？ 2．觀察實(shí)驗(yàn)

磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線有力的作用，引導(dǎo)學(xué)生作定性分析，得出：確定的磁場(chǎng)，對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力大小與直導(dǎo)線的長(zhǎng)度L、通入電流強(qiáng)度I，以及導(dǎo)線上電流方向與磁場(chǎng)方向夾角有關(guān)．

（1）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用──磁場(chǎng)力F．F的方向與何有關(guān)？（磁場(chǎng)方向，電流方向，左手定則．）

（2）如果磁場(chǎng)確定，則F的大小與何有關(guān)？

如使導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行放置，F(xiàn)=？垂直放置又如何？ 如改變導(dǎo)線長(zhǎng)度，F(xiàn)如何變化？

如果改變導(dǎo)線上的電流強(qiáng)度，F(xiàn)如何變化？ 總結(jié)：精確的實(shí)驗(yàn)表明通電直導(dǎo)線垂直放置在確定的磁場(chǎng)中受到的磁場(chǎng)力F跟通過的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比，或者說跟I·L的乘積成正比．這就是說無論怎樣改變電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L，乘積IL增大多少倍，則F也增大多少倍．比值F／IL是恒量．

如果改變?cè)诖艌?chǎng)中的位置，垂直磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線F／IL比值又會(huì)是新的恒量，均反映磁場(chǎng)的性質(zhì)．

正如電場(chǎng)特性用電場(chǎng)強(qiáng)度來描述一樣，磁場(chǎng)特性用一個(gè)新的物理量──磁感應(yīng)強(qiáng)度來描述．

3．板書：磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）

（1）定義：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受到的磁場(chǎng)力F跟電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值，叫做通電導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示．

（2）公式：B=F／（I·L）

（3）矢量：B的方向與磁場(chǎng)方向，即小磁針N極受力方向相同．（4）單位：特斯拉（T）1T=1N／（A·m），即垂直磁場(chǎng)方向放置的長(zhǎng)lm的導(dǎo)線，通入電流為1A，如果受的磁場(chǎng)力為1N，則該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為1T．

一般永久磁鐵磁極附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.4T～0.7T；電機(jī)和變壓器鐵心中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T～1.4T，地面附近地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.5×10-4T．

4．板書：勻強(qiáng)磁場(chǎng)

磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向處處相同的區(qū)域，叫勻強(qiáng)磁場(chǎng)．

其磁感線平行且等距．長(zhǎng)的通電螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)、兩個(gè)靠得很近的異名磁極間的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)．

如用B=F／（I·L）測(cè)定非勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，所取導(dǎo)線應(yīng)足夠短，以能反映該位置的磁場(chǎng)為勻強(qiáng)．

5．板書：磁通量（Φ）

在后面的電學(xué)學(xué)習(xí)中，我們要討論穿過某一個(gè)面的磁場(chǎng)情況．我們知道，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱（即磁感應(yīng)強(qiáng)度）可以用磁感線的疏密來表示．如果一個(gè)面積為S的面垂直一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置，則穿過這個(gè)面的磁感線的條數(shù)就是確定的．我們把B與S的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量．

（1）定義：面積為S，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則B與S的乘積，叫做穿過這個(gè)面的磁通量，用Φ表示．

（2）公式：Φ=B·S

（3）單位：韋伯（Wb）1Wb=1T·m2

磁通量就是表示穿過這個(gè)面的磁感線條數(shù)． 6．板書：磁通密度

磁通密度大，即穿過單位面積的磁感線條數(shù)多，一定是磁感線很密，7．課堂小結(jié)

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度既反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱又反映了磁場(chǎng)的方向，它和磁通量都是描述磁場(chǎng)性質(zhì)的物理量，應(yīng)注意定義中所規(guī)定的條件，對(duì)其單位也應(yīng)加強(qiáng)記憶．

（2）磁通量的計(jì)算很簡(jiǎn)單，只要知道勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和所討論面的面積S，在面與磁場(chǎng)方向垂直的條件下Φ=B·S．（不垂直可將面積做垂直磁場(chǎng)方向上的投影．）磁通量是表示穿過所討論面的磁感線條數(shù)的多少．在今后的應(yīng)用中往往根據(jù)穿過面的凈磁感線條數(shù)的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大小．

例：如圖所示，在條形磁鐵中部垂直套有A、B兩個(gè)圓環(huán)，試分析穿過A環(huán)、B環(huán)的磁通量誰大．

解：此題所給條件是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，不能用Φ=B·S計(jì)算，只能比較穿過兩環(huán)的磁感線凈條數(shù)多少，來判斷磁通量的大小．條形磁鐵的磁感線是從N極出發(fā)，經(jīng)外空間磁場(chǎng)由S極進(jìn)入，在磁鐵內(nèi)部的磁感線是從S極向N極，又因磁感線是閉合的平滑曲線，所以條形磁鐵內(nèi)外磁感線條數(shù)一樣多．從下向上穿過A、B環(huán)的磁感線條數(shù)一樣多，而從上向下穿過A環(huán)的磁感線多于B環(huán)，則A環(huán)從下向上穿過的凈磁感線少于B環(huán)，所以B環(huán)的磁通量大于A環(huán)磁通量．

另外一個(gè)面積是S的面，垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)B放置，則穿過該面的磁通量Φ=B·S．如果該面轉(zhuǎn)動(dòng)180°則穿過該面的磁通量改變了2BS．

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是通過類比法和用比值法定義的方法．同學(xué)們可總結(jié)一下，我們還在什么問題上使用過這兩種方法，從而提高自己分析問題和研究問題的能力．

（教材使用人教社高級(jí)中學(xué)課本物理第二冊(cè)──必修）

第四篇：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”一節(jié)的多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)

首都師范大學(xué)附屬育新學(xué)校 陳世平

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而在課堂教學(xué)中有些實(shí)驗(yàn)演示效果不明顯或無法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，這些實(shí)驗(yàn)對(duì)教學(xué)又有很大作用；為此利用計(jì)算機(jī)的模擬動(dòng)畫（C語言編程），展示物理現(xiàn)象和過程，揭示物理規(guī)律，畫龍點(diǎn)睛地突破教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)乃是現(xiàn)代教學(xué)方法中一種有效途徑。下面，以我上的一堂“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”多媒體展示課，談?wù)勔恍┚唧w做法和體會(huì)。

一、電腦模擬，展示過程

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是本課教學(xué)的重點(diǎn)之一，如何讓學(xué)生學(xué)會(huì)通過觀察、分析實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論，這是一個(gè)思維方法的訓(xùn)練，也是逐步培養(yǎng)學(xué)生能力的過程。為此，我利用電腦模擬動(dòng)畫，將“物體在重力作用下做平拋運(yùn)動(dòng)”和“物體在向心力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)”展現(xiàn)在大屏幕上，如下圖：

然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比分析、歸納得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在這一過程中，多媒體的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)：第一、它展示的動(dòng)態(tài)畫面新穎、生動(dòng)，可從視覺上吸引學(xué)生的注意力；第二、它可以使物理過程的快慢隨意調(diào)節(jié)，充分滿足學(xué)生在觀察上的需要；第三、二個(gè)動(dòng)態(tài)過程集中在一個(gè)畫面上，對(duì)比性強(qiáng)，便于分析。

二、多媒體研究，突破難點(diǎn)

半徑公式、周期公式的理解和掌握是本課教學(xué)的又一重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。由于運(yùn)動(dòng)電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程不易演示，尤其是周期與速度無關(guān)這一事實(shí)無法演示，故以往在教學(xué)中，教師只能在黑板上“演示”、分析，學(xué)生較難理解。利用多媒體輔助教學(xué)，能較好地解決這一難題。我設(shè)計(jì)制作的多媒體教學(xué)課件投影展示在大屏幕上，如下圖。（說明：圖1和圖2，通過敲電腦的任意鍵來改變粒子的電量和速率；圖3是兩粒子的速率不同，但它們同時(shí)出發(fā)，同時(shí)到達(dá)起點(diǎn)；圖4是兩粒子的質(zhì)量不同，它們同時(shí)出發(fā)，但不同時(shí)到達(dá)起點(diǎn)）

Value q=q+0.05

圖 １

通過多媒體模擬動(dòng)畫的展示，并改變不同參數(shù)，以改變不同的條件，很容易得出：B、mv一定時(shí)，R∝1/q；B、q一定時(shí)，R∝mv；T與v無關(guān)；B、q一定時(shí)，T∝m等結(jié)論。在這個(gè)過程中，又一次體現(xiàn)出多媒體的優(yōu)勢(shì)：改變參數(shù)方便，模擬效果顯著；能增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)更好地理解和掌握知識(shí)有很大的促進(jìn)作用，能起到事半功倍的教學(xué)效果。

三、發(fā)揮多媒體優(yōu)勢(shì)，鞏固知識(shí)

新課教學(xué)到此告一段落，為了鞏固新知識(shí)，我設(shè)計(jì)了三個(gè)練習(xí)題，展示及說明如下：

B

A

題 1 圖

題 2 圖

題 3 圖

題1：觀察粒子的運(yùn)動(dòng)，判斷粒子的帶電情況，并討論在m、q相同時(shí)，①和③兩粒子的速度大小。

題2：粒子的m、q（負(fù)），v及r與x軸的夾角θ已知，B也已知，粒子從坐標(biāo)圓點(diǎn)出發(fā)，試畫出圓運(yùn)動(dòng)的軌跡示意圖，并求圓心坐標(biāo)。

題3：帶負(fù)電粒子在Y軸上由P點(diǎn)出發(fā)，能到達(dá)X軸上的A點(diǎn)，試分析：P點(diǎn)的大致位置；A點(diǎn)的X軸坐標(biāo)滿足什么條件？ 通過提問、引導(dǎo)學(xué)生分析，結(jié)合多媒體模擬展示，最后歸納出三個(gè)題的解答，并展示到大屏幕上。在這一過程中，多媒體的優(yōu)勢(shì)再一次得以發(fā)揮：首先，學(xué)生的練習(xí)題書面解答（如第2題）可直接展示到大屏幕上，便于分析；其次，把板書和圖像能集中在一個(gè)大屏幕上，不會(huì)分散學(xué)生的注意力。

利用多媒體輔助教學(xué)，必將起到不可低估的作用。今后，還要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，在教學(xué)課件的設(shè)計(jì)和制作中還需進(jìn)一步修改，完善和創(chuàng)新。同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)造條件，在利用多媒體的“交互功能”方面，作進(jìn)一步的探索、研究和實(shí)踐。

第五篇：第二冊(cè) 第十五章 磁場(chǎng) 五、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、質(zhì)譜儀(備課資料)

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●備課資料

一、漫談地磁場(chǎng)

地球是個(gè)巨大的磁體，它周圍空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng).地磁場(chǎng)的強(qiáng)度并不大，在地面

－5附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約只有5×10 T，而一般的永久磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0.4~0.7 T.經(jīng)過長(zhǎng)期的研究，人們已基本掌握了地磁場(chǎng)的一些性質(zhì)、變化規(guī)律及對(duì)地球上各種生物的影響等，但至今地磁場(chǎng)仍有很多問題尚無定論.1.地磁場(chǎng)的起源

人類很早就提出了地磁場(chǎng)的起源問題，為解釋這個(gè)問題，歷史上曾先后提出過許多觀點(diǎn).目前，較為成熟的是磁流體發(fā)電機(jī)學(xué)說.1945年，物理學(xué)家埃爾薩塞根據(jù)磁流體發(fā)電機(jī)的原理，認(rèn)為當(dāng)液態(tài)的外地核在最初的微弱磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，像磁流體發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電流，電流的磁場(chǎng)又使原來的弱磁場(chǎng)增強(qiáng)，這樣外地核物質(zhì)與磁場(chǎng)相互作用，使原來的弱磁場(chǎng)不斷加強(qiáng).由于摩擦生熱的消耗，磁場(chǎng)增加到一定程度就穩(wěn)定下來，形成了現(xiàn)在的地磁場(chǎng).而最初的微弱磁場(chǎng)可能來自核內(nèi)化學(xué)不均勻性形成的電池，從而產(chǎn)生的弱電流.也有的科學(xué)家認(rèn)為在太陽系最初形成時(shí)，月球即受到地球的引力而成為它的衛(wèi)星，而月球在被吸引到靠近地球的過程中，地球表面的海洋出現(xiàn)強(qiáng)烈的潮水起伏，這種起伏所引起的巨大摩擦力使地球溫度劇增，導(dǎo)致地心熔化；地心的巖漿在高溫及高牽引力的作用下，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式的滾動(dòng)，結(jié)果產(chǎn)生了磁場(chǎng).因?yàn)榇帕黧w發(fā)電機(jī)學(xué)說能解釋較多的地磁現(xiàn)象，又符合地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn).還可以用來解釋許多天體的磁場(chǎng)起源.所以受到普遍重視.但由于地球內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，此學(xué)說還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證.總之，地磁起源問題目前仍處于不斷發(fā)展和深入研究的階段.2.地磁倒轉(zhuǎn)之謎

1906年，法國科學(xué)家在考查法國司馬夫中央山脈地區(qū)熔巖時(shí)，發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場(chǎng)方向相反的磁性.后來此類發(fā)現(xiàn)不斷增加，隨著研究的深入，人們終于確信，地磁場(chǎng)方向并非一直不變，在近450萬年的時(shí)間內(nèi)，地球磁極曾發(fā)生過9次倒轉(zhuǎn).是什么原因讓地球磁極發(fā)生反復(fù)變化呢？許多科學(xué)家提出了各自不同的設(shè)想.一些科學(xué)家從磁流體發(fā)電機(jī)學(xué)說出發(fā)，認(rèn)為由于多種可能的原因，引起地球外地核物質(zhì)流動(dòng)方向改變，地磁極隨之改變；另一些科學(xué)家則認(rèn)為，地磁極倒轉(zhuǎn)是由于隕石撞擊地球造成的；也有的科學(xué)家認(rèn)為，地磁極倒轉(zhuǎn)與銀河系的磁場(chǎng)有關(guān).由于各種設(shè)想都不完善，地磁極為何倒轉(zhuǎn)仍是一個(gè)未解之謎.我們期待著在不遠(yuǎn)的將來能夠揭開謎底.3.地磁場(chǎng)對(duì)宇宙射線的作用

地磁場(chǎng)并不強(qiáng)，但對(duì)于地球上的各種生命來說，卻顯得非常重要.這個(gè)“超巨”的地磁場(chǎng)，對(duì)地球形成了一個(gè)“保護(hù)盾”，減少了來自太空的宇宙射線的侵襲，地球上生物才得以生存滋長(zhǎng).如果沒有了這個(gè)保護(hù)盾，外來的宇宙射線將把最初出現(xiàn)在地球上的生命幼苗全部殺死，根本無法在地球上滋生.在地球南北極附近或高緯度地區(qū)，有時(shí)在晚上會(huì)看到一種神奇的燦爛美麗的彩色光帶——極光.直到20世紀(jì)末，人造衛(wèi)星和宇宙探測(cè)器的應(yīng)用使人們了解到地磁場(chǎng)分布的特點(diǎn)，才解開了極光之謎.原來當(dāng)太陽輻射出的帶電粒子進(jìn)入地磁場(chǎng)后，由于洛倫茲力的作用，帶電粒子沿地磁場(chǎng)的磁感線做螺旋線運(yùn)動(dòng)，最終會(huì)落到地球兩極上空的大氣層中，使大氣層中的分子電離發(fā)光.由于在可見光波段受激的氧原子能發(fā)出綠光和紅光；電離了的氮分子發(fā)射紫色光、藍(lán)色光以及深紅色光.因此，通常肉眼看到的極光是綠色、藍(lán)色并帶有粉紅色或紅色的邊緣.4.地磁場(chǎng)對(duì)大氣的作用

大氣中一般都含有少量的離子，若刮西風(fēng)或偏西風(fēng)，離子自西向東隨風(fēng)運(yùn)動(dòng)，由于受地磁場(chǎng)的作用，正離子受到向上的洛倫茲力而逐漸上升，負(fù)離子則受力向下而逐漸下降，這樣，有問題請(qǐng)您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學(xué)首選！歡迎您下載使用！

處于大氣底層的負(fù)離子增多而正離子減少.由于負(fù)離子能使人感覺身心爽朗、舒適，所以對(duì)人體健康是有益的，此時(shí)我們多到室外活動(dòng)，可以強(qiáng)身健體.相反，如果是刮東風(fēng)或偏東風(fēng)，會(huì)使大氣底層的正離子增多，容易使人感到疲倦和煩躁，不利于身體健康.我們應(yīng)當(dāng)在河邊或綠色環(huán)境中活動(dòng)，因?yàn)檫@些環(huán)境對(duì)正離子有明顯的吸收效果，可以使人少受正離子對(duì)身體健康的不良影響.在雷雨季節(jié)，雷電會(huì)使空氣中的離子數(shù)大幅度增加，由于潮濕的空氣有弱導(dǎo)電能力，流動(dòng)的空氣在地磁場(chǎng)作用下，相當(dāng)于弱導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，如果存在切割磁感線的上、下、東、西方向的運(yùn)動(dòng)則產(chǎn)生電勢(shì)差，電勢(shì)差隨正負(fù)極間距的增大而增大，而空氣流動(dòng)的寬度往往是很大的，因此電勢(shì)差也很大，大到一定程度則會(huì)使兩極空氣電離，離子數(shù)大大增加，從而對(duì)人的健康影響也較大.5.地磁場(chǎng)對(duì)生物活動(dòng)的影響

研究人員發(fā)現(xiàn)，像海龜、鯨魚、候鳥、有些魚和瞎鼠等眾多遷徙動(dòng)物均能憑借地磁場(chǎng)走南闖北，每年可旅行幾千千米，中途往往還要經(jīng)過汪洋大海.此外，有的動(dòng)物還能利用磁傾角幫助自己測(cè)定精確的位置.比如生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，笨拙的海龜就能使用“磁傾角羅盤”.幼龜在佛羅里達(dá)沿岸出殼后，隨即游入大海.它們?cè)诖笪餮笊疃嗄辏钡介L(zhǎng)成才回到出生時(shí)的岸邊去交配和巢居.在返回過程中，要是離開正道過于偏南或偏北，便難免凍死途中，多虧了“磁傾角羅盤”，海龜才得以走在正道上，準(zhǔn)確地回到故鄉(xiāng).二、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ［知識(shí)精講］

帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題包括兩種基本情形：一種是先后分別在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，另一種是在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng).對(duì)于第一種情形要注意電場(chǎng)力和洛倫茲力的特性所決定的粒子運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的差別，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的作用做勻變速運(yùn)動(dòng)，而在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受洛倫茲力的作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種情形通常是利用電場(chǎng)來對(duì)帶電粒子加速后獲得一定的速度，然后在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)于這種情況主要是處理好帶電粒子從一場(chǎng)過渡到另一場(chǎng)的速度關(guān)系.對(duì)于第二種情形，要注意洛倫茲力與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，所以粒子的運(yùn)動(dòng)和受力相互制約，當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí)，粒子的受力情況必然發(fā)生變化，因此帶電粒子要么做勻速直線運(yùn)動(dòng)，要么就做變加速曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子做變加速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，要利用洛倫茲力不做功的特點(diǎn)，用功能關(guān)系解決問題.［問題精析］

［問題1］如圖所示，金屬圓筒的橫截面半徑為R，筒內(nèi)分布有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)下面有一加速電場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m(重力不計(jì))，電量為q的帶電粒子，在電場(chǎng)作用下，沿圖示軌跡由靜止開始從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過金屬圓筒的小孔P到N點(diǎn)，在磁場(chǎng)中，帶電粒子的速度方向偏轉(zhuǎn)了θ=60°,求加速電場(chǎng)兩極板間的電壓.解析：帶電粒子經(jīng)過電場(chǎng)加速后獲得一定的速度，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)角度，可以求出帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大小，然后求出它的運(yùn)動(dòng)速度，從而求出加速電壓.有問題請(qǐng)您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學(xué)首選！歡迎您下載使用！

根據(jù)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)和到達(dá)N點(diǎn)的速度方向，作出與速度方向垂直的半徑，確定軌跡圓的圓心，由幾何知識(shí)可得帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為

r=Rtan60°=3R ①

帶電粒子在做圓周運(yùn)動(dòng)過程中，由洛倫茲力提供向心力，所以 mv2=qvB r ②

帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為帶電粒子的動(dòng)能，所以

qU=mv2 12

③

由①②③式可得

3qB2R2U=

2m［問題2］如圖所示，x軸上方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方有電場(chǎng)強(qiáng)度為正方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電量為q的粒子從y軸上某一點(diǎn)由靜止開始釋放，若重力忽略不計(jì)，為使它能到達(dá)x軸上位置為x=L的點(diǎn)Q.求：

（1）粒子應(yīng)帶何種電荷？

（2）釋放點(diǎn)的位置坐標(biāo).（3）從釋放到抵達(dá)Q點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間.解析：從靜止開始釋放的帶電粒子要起動(dòng)，應(yīng)放在電場(chǎng)中，所以該帶電粒子應(yīng)放在－y軸上，因?yàn)閤軸下方的電場(chǎng)方向是豎直向下的，而帶電粒子在x軸方向有位移，帶電粒子要運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)中，所以該帶電粒子應(yīng)帶負(fù)電荷.該粒子釋放后，在電場(chǎng)力的作用下，沿y軸正方向勻加速運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，繼而進(jìn)入x軸上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若其軌道半徑恰好等于

L,則恰好能到達(dá)Q點(diǎn)，從出發(fā)點(diǎn)2到Q點(diǎn)的軌跡是一條直線加上半個(gè)圓周，假如釋放點(diǎn)離O點(diǎn)的距離近一些，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度就小一點(diǎn)，粒子運(yùn)動(dòng)半周后到不了Q點(diǎn)而要再次進(jìn)入電場(chǎng)，做減速運(yùn)動(dòng)，速度減為零后反向加速再次以原速率進(jìn)入磁場(chǎng)，開始做第二個(gè)半圓周運(yùn)動(dòng)，如果粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為L(zhǎng)，則第二個(gè)半圓運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，剛好到達(dá)Q點(diǎn)，以此類推，粒子出發(fā)點(diǎn)向O逐漸靠近，4L(n=1,2,3?).如圖所示.2n又要能到達(dá)Q點(diǎn)，它在磁場(chǎng)中的軌道半徑應(yīng)等于 有問題請(qǐng)您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學(xué)首選！歡迎您下載使用！

（1）該帶電粒子應(yīng)帶負(fù)電荷.（2）設(shè)帶電粒子在（0,－y）處靜止釋放，在電場(chǎng)力作用下勻加速運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，則

12mv=qEy 2所以有v=2qEy m

①

粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑為R，則

R=L(n=1,2,3?)2n帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，所以 mv2=qvB R9B2L28n2mE ②

由①②兩式可得

y=

（3）設(shè)每段單方向勻變速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，每個(gè)半圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,帶電粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受電場(chǎng)力的作用，所以

y=·即為12qE2·t1 m?qB2l28n2mEqE12··t1 2m所以t1=而t2=BL(n=1,2,3?)2nE?m1T= qB2(2n?1)BLn?m ?2nEqB運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為

t=(2n－1)t1+nt2=［問題3］如圖所示，在真空環(huán)境中，長(zhǎng)為L(zhǎng)的兩塊平行金屬板間分布有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一群相同的帶正電的離子組成的離子束，以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向飛進(jìn)平行板中，飛出電場(chǎng)中離子向下側(cè)移的距離為d，現(xiàn)在在兩板間再加一垂直于電場(chǎng)方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使離子束向上偏轉(zhuǎn)，且向上側(cè)移的距離也為d，求正離子從上側(cè)飛出時(shí)的速度大小.有問題請(qǐng)您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學(xué)首選！歡迎您下載使用！

解析：離子束在向下偏轉(zhuǎn)過程中，只受電場(chǎng)力的作用，做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可以求出離子從下側(cè)飛出時(shí)的速度大小為v，離子束在向上偏轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)受到電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用，由于洛倫茲力時(shí)刻發(fā)生變化，所以離子做加速度改變的曲線運(yùn)動(dòng)，無法根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出離子飛出時(shí)的速度大小；但是離子在運(yùn)動(dòng)過程中，所受的洛倫茲力不做功，只有電場(chǎng)力做功，由于離子向上飛出時(shí)，側(cè)移的距離與向下飛出時(shí)側(cè)移距離相等，所以電場(chǎng)力所做的功大小也相等，只不過在向上飛出時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，向下飛出時(shí)電場(chǎng)力做正功，因此可以根據(jù)動(dòng)能定理求出離子從上側(cè)飛出時(shí)的速度v2的大小.離子從下側(cè)飛出時(shí)做類平拋運(yùn)動(dòng)，離子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)離子飛出時(shí)，豎直方向的分速度為vy，故

L=v0t

d=vyt

得vy=2dv0 L12所以，離子從下側(cè)飛出時(shí)的速率v1為 2dv1=v02?vy2=v01?()2L

①

離子從下側(cè)飛出時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)離子做正功，由動(dòng)能定理可得

qEd=mv12－mv02 1212

②

離子從上側(cè)飛出時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)離子做負(fù)功，由動(dòng)能定理可得 －qEd=11mv22－mv02 22

③

由①②③三式可得

L2?4d2v2=v0

L

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