1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第二册）

第3节　带电粒子在匀强磁场中的运动 导学案 【学习目标】 1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，能推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式，能解释有关的现象，解决有关实际问题。 2.经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动以及其运动半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关的过程，体会物理理论必须经过实验检验。 3知道洛伦兹力作用下带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关，能够联想其可能的应用。能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。 【学习重难点】 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 【知识回顾】 一、洛伦兹力的方向 1.判断方法：左手定则。 2.左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指_________________，并且都与手掌在同一个平面内；让_________________从掌心_________________进入，并使四指指向电荷运动的方向，这时_________________所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受_________________的方向，如图所示。负电荷受力的方向与正电荷受力的方向相反。 二、洛伦兹力的大小 1．电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，则F＝_________________。 【自主预习】 1、 带电粒子在匀强磁场中的运动 1．当带电粒子以平行于磁场的方向进入匀强磁场时，由于洛伦兹力为零，所以粒子做_________________。 2．带电粒子在磁场中运动要受到洛伦兹力的作用。由于带电粒子初速度的方向和洛伦兹力的方向都在与磁场方向垂直的平面内，所以粒子在这个与磁场方向垂直的平面内运动。 3．带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力不改变粒子的速度_________________，只改变粒子的速度_________________。洛伦兹力提供_________________，即沿着与磁场垂直方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做_________________。 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径 (1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与它的质量、速度成_________________，与电荷量、磁感应强度成_________________。 (2)公式：r＝_________________。 2．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速度_________________。 (2)公式：T＝_________________。 【课堂探究】 【新课导入】 在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果在磁场中发射一束带电粒子，判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向。 运动形式：带电粒子平行射入匀强磁场---- 带电粒子垂直射入匀强磁场----带电粒子将会做什么运动？ 【新课教学】 任务一、带电粒子在匀强磁场中的运动 （1） 带电粒子的受力分析 【问题】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。求出粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。 【分析】 你有什么启发？ （二）探究带电粒子在磁场中运动轨迹 洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直，所以带电粒子在运动过程中速度大小如何变化，运动轨迹如何？ 如何用实验验证这一结论？ （三）实验验证 介绍实验器材： 任务二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 （一）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 因带电粒子只受洛伦兹力下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力： 规律： （二）带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 你能根据以前所学的知识，推导一下带电粒子在匀强磁场做圆周运动的周期规律吗？ （三）典例探究 【典例1】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）粒子在磁场中运动的轨道半径； （2）粒子做匀速圆周运动的周期。 若磁场区域有限，带电粒子做不了完整圆周运动，该如何分析？ 任务三、带电粒子在磁场中运动情况研究 （1） 数学知识准备 （二）圆心的确定 情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向，如何确定带电粒子运动轨迹圆心？ 情景二：如图，若已知入射点P及速度方