人教版高中物理选修3带电粒子在匀强磁场中的运动(学案).docx
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- 2021-11-28 发布|
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带电粒子在匀强磁场中的运动学案
【学习目标】
理解带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律,学会推导带电粒子在匀强磁场中做
匀速圆周运动的半径公式、周期公式,并会用它们解答有关问题。
知道质谱仪、回旋加速器的基本构造、工作原理及用途 。
【学习重点和难点】
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式,并能用来解决有 关问题。
2?综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题 .
【自主学习】
1、 当带电粒子的初速度方向与磁场方向平行时, 粒子在匀强磁场中做什么运动?为 什么?
2、 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什么运动?
画出其运动轨迹并说明理由。
3、 一为带电量q,质量为m,速度为v的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?
【合作探究】
在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直,它的运动轨道是
什么样的曲线?
【精讲点拨】
、带电粒子在匀强磁场中的运动
1.运动轨迹
匀速直线运动:带电粒子的速度方向与磁场方向平行 (相同或相反),此时带电粒 子所受洛伦兹力为零,粒子将以速度 v做匀速直线运动.
匀速圆周运动:带电粒子垂直射入匀强磁场,由于洛伦兹力始终和运动方向垂直, 因此,带电粒子速度大小不变,但是速度方向不断在变化,所以带电粒子做匀速圆周
动,洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力.
2
粒子做匀速圆周运动所需的向心力 F=mX_是由粒子所受的洛伦兹力提供的,所以
r
qvB = mv2/ r
由此得出r= 由T=红可得T=兰m o
qB v qB
总结:
轨道半径和粒子的运动速率成正比,磁场越强,轨迹半径越小。
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, 磁场越强,
M周期越短。
M
带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时
间的确定
圆心的确