选修3-1第三章第6节《带电粒子在匀强磁场中的运动 》导学案

课时3.5　带电粒子在匀强磁场中的运动 1.通过实验探究带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场中的运动。 2.通过理论分析带电粒子在匀强磁场中会做匀速圆周运动的条件,并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。 3.能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题。 4.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。 1.带电粒子在匀强磁场中的运动 (1)洛伦兹力的特点:洛伦兹力总是与速度方向①垂直,因此洛伦兹力不改变带电粒子速度的②大小,不对带电粒子③做功,也就不改变其④能量。 (2)沿着与磁场⑤垂直的方向射入磁场的带电粒子,在⑥匀强磁场中做匀速圆周运动,由⑦洛伦兹力提供向心力。 2.质谱仪 质谱仪是通过测量带电粒子在匀强⑧磁场中做匀速圆周运动时轨道的⑨半径来计算粒子的⑩比荷或质量的仪器。 3.回旋加速器 (1)原理:回旋加速器利用磁场控制轨道,利用电场进行加速。 (2)优点:可以大大缩小加速器装置所占的空间。 (3)缺点:带电粒子的能量达到25~30 MeV后,就很难再加速。  　　主题1:实验——观察带电粒子在匀强磁场中的运动规律 用洛伦兹力演示仪观察运动电子在匀强磁场中的运动,回答下列问题。 (1)由实验可以看出电子束径迹的半径r与磁感应强度B和电子速度v有什么关系? (2)教材图3.6-3(带电粒子在气泡室运动径迹的照片。有的粒子运动过程中能量降低,速度减小,径迹就呈螺旋形)中的带电粒子的径迹为什么有很多不是圆周而是螺旋形? 　　主题2:理论探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律 阅读教材中“带电粒子在匀强磁场中的运动”标题下的内容,回答下列问题。 (1)沿着与磁场垂直的方向射入的带电粒子在匀强磁场中做什么运动?其所受洛伦兹力起什么作用? (2)质量为m、电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中时,粒子运动径迹的半径r和周期T是多少? 　　主题3:质谱仪的原理 　　阅读教材中本节例题以及相关内容,回答下列问题。 (1)如果从离子源产生的离子经电场加速后,不是直接进入磁场而是由小孔进入一个速度选择器,再进入磁场,如图所示,你知道速度选择器的工作原理吗? (2)如果带电粒子的电荷量相同而质量不同,则它们经速度选择器进入磁场后做圆周运动的半径相同吗?为什么? 　　主题4:回旋加速器 阅读教材中“回旋加速器”标题下面的内容,回答下