高中物理选修3-1说课稿（全）讲解(5)

（一）引入新课

1．提问：如图所示，当带电粒子q以速度v分别垂直进入匀强电场和匀强磁场中，它们将做什么运动？（如图1所示）

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回答：平抛和匀速圆周运动。

在此学生很有可能根据带电粒子进入匀强电场做平抛运动的经验，误认为带电粒子垂直进入匀强磁场也做平抛运动。在这里不管学生回答正确与错误，都应马上追问：为什么？引导学生思考，自己得出正确答案。

2．观察演示实验：带电粒子在磁场中的运动——洛仑兹力演示仪。

3．看挂图，比较带电粒子垂直进入匀强电场和磁场这两种情况下轨迹的差别。 （二）教学过程设计

1．带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹（板书） 提问：

①f洛 在什么平面内？它与v的方位关系怎样？ ②f洛 对运动电荷是否做功？

③f洛 对运动电荷的运动起何作用？

④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？

通过学生的回答，展开讨论，自己得出正确的答案，强化前面所学知识——洛仑兹力产生条件，洛仑兹力大小、方向的计算和判断方法。 结论：（板书）①带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度v与磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都在同一垂直磁场的平面内，所以粒子只能在该平面内运动。

②洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒定的，这时洛仑兹力的大小f=Bqv也是恒定的。 ③洛仑兹力对运动粒子不做功。

④洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，因此粒子的运动一定是匀速圆周运动。 2．带电粒子在磁场中运动的轨道半径 提问：

①带电粒子做匀速圆周运动时，什么力作为向心力？ F心=f洛=Bqv （1）

②做匀速圆周运动的物体所受的向心力F心与物体质量m、速度v和半径r的关系如何？ F心=mv2／r （2） 进而由学生自己推出

讨论：

①粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？ ②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的速度垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？

③速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？

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④在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？ 3．带电粒子在磁场中的运动周期 提问：

①圆周长与圆半径有何关系？ 周长=2πr

②圆周运动的周期与周长和速率的关系如何？

③推出带电粒子在磁场中的周期

讨论：①带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小与哪些因素有关？关系如何？ ②同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？

③速率不同、质量也不同的两带电粒子进入同一磁场做圆周运动，若它们的周期相同，则它们相同的物理量还有哪个？ 4．质谱仪

同的速度垂直进入同一匀强磁场，如图4，求它们运动的轨道半径之比是多少？

别有：

以上装置就是质谱仪，它可以很方便地帮助我们发现一些元素的同位素，或计算一些带电粒子的质量或荷质比。 5．回旋加速器

利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点，可使带电粒子回旋，为使粒子每经过两极板时都得到加速，极板间需接上一个交变电压，每加速粒子一次，带电粒子运动速率和运动半径都会增加。

提出问题：它运动的周期会变化吗？所接在两极板间的交变电压的周期T等于多少呢？

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T?{学生回答

2?mqB）

mvmaxqB让学生讨论：加速粒子的最终能量由哪些因素决定？ 当带电粒子速度最大时，其运动半径也最大，即能定理得：

Emax?2q2B2rmax2mrmax?，即

vmax?qBrmaxm，再由动

，所以要提高加速粒子最后的能量，应尽可能增大磁感应强度

B和加速器的半径

rmax。

最后思考，为什么带电粒子加速后的能量与加速电压无关呢？ 四、课堂小结

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