1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（教学设计）-【新教材精创】2020-2021学年高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第二册)

第一章　安培力与洛伦兹力 第3节　带电粒子在匀强磁场中的运动 本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了实验探究加理论分析与推导的方式.带着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中尝到成功的喜悦。 物理观念：洛伦兹力的性质 科学思维：通过洛伦兹力性质与平面几何知识的结合，分析带电粒子在磁场中的运动轨迹 科学探究：采用洛伦兹力演示仪，通过控制变量法，研究影响电子束运动轨迹的因素。 科学态度与责任：研究洛伦兹力在质谱仪、回旋加速器中的应用原理。 1、教学重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题 2、教学难点：粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动 洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等 1、 带电粒子在匀强磁场中的运动 讨论： 若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将如何运动？ 1、 由于是匀强磁场，洛伦兹力大小保持不变 2、 洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，洛伦兹力只会改变粒子速度的方向，不会改变其大小 所以，沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？ 思路: 带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。 可见r与速度v、磁感应强度B、粒子的比荷有关 实验演示：洛伦兹力演示仪 ①加速电场：作用是改变电子束出射的速度 ②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场 1.不加磁场时观察电子束的径迹。 2.给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向，由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。 3.保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。 4.保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？ 可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关 【例题】 一个质量为 1.67×10-27 kg、电荷量为 1.6×10-19 C 的带电粒子，以 5×105m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。求： （1）粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比； （2）粒子在