1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（导学案）-【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1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 1、通过理论分析，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场做匀速圆周运动； 2、知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力； 3、回推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期； 4、通过理论分析，知道带电粒子沿着与磁场平行的方向射入匀强磁场，做匀速直线运动；沿着与磁场成角度的方向进入匀强磁场，轨迹为螺旋线； 5、了解洛伦兹力演示仪的工作原理，通过洛伦兹力演示仪观察电子在匀强磁场中的运动轨迹。 重点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹 难点：粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动及运动径迹 一、带电粒子在匀强磁场中的运动 1．探究一：（小组讨论）带电粒子在磁场中的运动 已知带电粒子质量为m，电荷量为q，速度大小为v，磁感应强度为B，以下列不同方式进入磁场将做什么运动？（不计重力） （1）v∥B进入磁场 由洛伦兹力的公式F＝qvBsinθ得，当v∥B时，θ=90°则F＝0。故物体做 _______ 运动。 （2）v⊥B进入磁场 ①洛伦兹力方向：由左手定则可知，洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向，所以洛伦兹力洛伦兹力永不做功，不改变速度的大小。因此为匀速率运动。 ②洛伦兹力大小：由洛伦兹力的公式可知当v⊥B时，F＝qvB。由于粒子速度的大小不变，粒子在匀强磁场中所受洛伦兹力的大小也不改变，洛伦兹力对粒子起到了向心力的作用。因此带电粒子做匀速圆周运动。 2．探究二：实验验证：用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的运动 （1）实验仪器及构造 ①电子枪：射出电子； ②加速电场：改变电子束的出射速度： ③励磁线圈：在两线圈之间产生平行于两线圈中心连线的匀强磁场。 （2）实验现象 不加磁场 电子束径迹为_________ 加匀强磁场，且B⊥v 电子束径迹为__________ 保持v大小不变，改变B的大小 B变大，半径变_____；B变小，半径变_____ 保持B不变，改变出射v的大小 v变大，半径变_____；v变小，半径变_____； 带电粒子斜射入匀强磁场 _____运动 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1．半径 v⊥B进入磁场，电荷做匀速圆周运动，其匀速圆周运动的向心力由__________提供， 则：，得：。 2．周期 由圆周运动的周