3.5洛伦兹力的应用 教案

【教学目标】：1、理解洛伦兹力对粒子不做功。

2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些

因素有关。(重点)

3、理解质谱仪、回旋加速器的工作原理。(难点)

【自主探究】

　　1．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：做　　　　运动。

　　(2)带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做　　　　运动且运动的轨迹平面与磁场方向　　　。轨道半径公式：　　 周期公式：　　　　。

　　(3)带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作　　　　运动，在平行磁场方向作　　　　　运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动。

　　2．质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的　　和分析　　　的重要工具。

　　3．回旋加速器：

　　(2) 回旋加速器是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在　　的范围内来获得　　　　的装置。

　　(3)为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，要在狭缝处加一个　　电压，产生交变电场的频率跟粒子运动的频率　　。

　　⑷带电粒子获得的最大能量与D形盒　　有关。

【合作探究】

　　合作探究1：带电粒子在磁场中的运动(小组合作讨论，交流展示，8分钟)

　　(1)运动轨迹：带电粒子(不计重力)以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场时：

　　①当v∥B时，带电粒子将做匀速直线运动；

　　②当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动．

　　(2)轨道半径和周期由上式可知：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子运动速率无关．

　　①由得： ②

　　由上式可知：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期与粒子运动速率无关．

【运用探究】：三种粒子、、，它们以下列情况垂直进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径之比。①具有相同速度；具有相同动能。

　　思考探究2：质谱仪（小组交流展示10分钟）

　　(1)质谱仪：用来分析各种元素的同位素并测量其质量及含量百分比的仪器．

　　(2)构造：如下图所示，主要由以下几部分组成：

①带电粒子注射器②加速电场(U)③速度选择器(B1、E)④偏转磁场(B2)⑤照相底片