文檔：高中物理 《洛倫茲力的應(yīng)用》教案 魯科版選修3-1

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1、 第六章 第3節(jié) 洛倫茲力的應(yīng)用 一.???? 教學(xué)目標(biāo) 1.?知識(shí)與技能： 1) 理解洛倫茲力對(duì)粒子不做功。 2) 理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 3) 會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題。 2. 過(guò)程與方法： 1) 通過(guò)圖片的信息提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)力學(xué)知識(shí)推測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，可能做圓周運(yùn)動(dòng)。 2) 進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，確認(rèn)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓形。 3) 通過(guò)學(xué)生的分析推導(dǎo)，總結(jié)歸納出運(yùn)動(dòng)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期。 3.? 情感態(tài)度與價(jià)值觀：

2、通過(guò)講述帶電粒子在科技、生產(chǎn)與生活中的典型應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、致力于科學(xué)研究的價(jià)值觀。 二.???? 教學(xué)重點(diǎn)： 1) 洛倫茲力是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源。 2) 帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期的推導(dǎo)。 3) 解決磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法：著重把握“一找圓心，二找半徑三找周期或時(shí)間的規(guī)律。 三.???? 教學(xué)難點(diǎn)： 正確理解和掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法。 四.???? 教學(xué)用具：環(huán)形線圈、投影儀、投影片 五.???? 課型：新課 六.???? 教學(xué)過(guò)程 1、復(fù)習(xí)引入： 如下圖： 師：導(dǎo)入圖片一極光。 圖片二：磁流體船。

3、 分析：這些現(xiàn)象的原因?qū)嶋H上跟帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。當(dāng)電荷在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有什么規(guī)律？這就是我們這節(jié)課要探究的內(nèi)容。 物理上公式的推導(dǎo)，定律的得出一般都是從最簡(jiǎn)單入手。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們研究的是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，且只受洛倫茲力作用。 探究一：帶電粒子以一定的初速度v進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在只受洛倫茲力的條件下，有幾種情況？〔分組討論〕 1〕、假設(shè)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行〔相同或相反〕，粒子做什么運(yùn)動(dòng)？ 生：帶電粒子以入射速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 2〕、假設(shè)帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，猜測(cè)軌跡。 帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其初速度v與磁場(chǎng)垂直，根據(jù)左手定那么，其受洛倫茲

4、力的方向也跟磁場(chǎng)方向垂直，并與初速度方向都在同一垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)，所以粒子只能在該平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 說(shuō)明：垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子，它的初速度和所受洛倫茲力的方向都在跟磁場(chǎng)方向垂直的平面內(nèi)，沒(méi)有任何作用使粒子離開(kāi)這個(gè)平面，所以粒子只能在這個(gè)平面運(yùn)動(dòng)。 該運(yùn)動(dòng)電荷所受的洛倫茲力不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，而且與速度方向垂直。說(shuō)明，洛倫茲力不對(duì)粒子做功，它不改變粒子的速率，只改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向。由此可以推測(cè)運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，做圓周運(yùn)動(dòng)。 〔3〕、帶電粒子速度方向既不平行也不垂直磁場(chǎng)方向，粒子做什么運(yùn)動(dòng) 生：螺旋線運(yùn)動(dòng)。 如何處理這種運(yùn)動(dòng)？ 生：運(yùn)動(dòng)的分解方法。平行磁場(chǎng)方向〔做勻速直線

5、運(yùn)動(dòng)〕，垂直磁場(chǎng)方向〔做勻速圓周運(yùn)動(dòng)〕。高中物理 ?洛倫茲力的應(yīng)用?教案 魯科版選修3-1 dearedu 妄被簧頤揭撞鍵棠申賤勝毖前噎睡膩淋漣副醞坯粕依貍管款易氫忠誰(shuí)奇時(shí)骯梧旁短茵厘侖矢通應(yīng)吳因辨糕秒造浩蕾晴光瞞癥厄姑沂肯億讕吏呻酵拽 2、實(shí)驗(yàn)〔驗(yàn)證〕 觀察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)——洛倫茲力演示儀。 先介紹洛倫茲力演示儀。然后探究軌跡及半徑、周期。 運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪可知：運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，該運(yùn)動(dòng)電荷做在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。 問(wèn)：向心力由什么力提供？ 生：洛倫茲力。 說(shuō)明：1〕、洛倫茲力總是跟帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，它只改變粒子運(yùn)動(dòng)的方向，不改變粒子速度的

6、大小，所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率是恒定的，這時(shí)洛倫茲力的大小也是恒定的。運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，該運(yùn)動(dòng)電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 2〕、洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)粒子起著向心力的作用，因此粒子的運(yùn)動(dòng)一定是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力對(duì)粒子不做功。 問(wèn)：帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與哪些因素有關(guān)？ 生：A：初速度 B：磁感應(yīng)強(qiáng)度B 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：控制變量法。通過(guò)改變電場(chǎng)兩極板的電壓來(lái)改變V0的大小。 通過(guò)改變勵(lì)磁電流的大小來(lái)改變磁場(chǎng)B的大小。 〔設(shè)問(wèn)——思考——方案——驗(yàn)證〕 得出結(jié)論：粒子半徑與V0及B有關(guān)。 3、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 一帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，速率為v，它在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的

7、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r有多大呢？ 問(wèn)：1〕、解：粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是由粒子所受的洛倫茲力提供的， 所以， 進(jìn)而由學(xué)生自己推出 強(qiáng)調(diào)： 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，它的軌道半徑跟粒子的運(yùn)動(dòng)速率成正比，跟磁感應(yīng)強(qiáng)度成反比。運(yùn)動(dòng)的速率越大，軌道的半徑也越大。磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，軌道半徑越小。 周期公式： 強(qiáng)調(diào)： T的大小與軌道半徑R和運(yùn)行速率v無(wú)關(guān)，而只與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和粒子的荷質(zhì)比有關(guān)。 4、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定。 1〕圓心確實(shí)定，因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)〔一般是射入和

8、射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn)〕的F的方向，其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心。 例題：如圖示，一束電子以速度v0垂直界面射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 、寬度為d 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過(guò)磁場(chǎng)后的速度方向與電子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向夾角為30°，那么電子的質(zhì)量為多大？穿過(guò)磁場(chǎng)所需要的時(shí)間是多少？ 法二：或射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn)間弧的垂直平分線與一半徑的交點(diǎn)即為圓心。 2） 半徑確實(shí)定和計(jì)算，半徑的計(jì)算一般是利用幾何知識(shí)，常用解三角形的方法。 3） 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定，利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者是四邊形內(nèi)角和等于計(jì)算出圓心角的大小，由公式可求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間。 4） 幾個(gè)有關(guān)的角及其關(guān)系： 如下圖，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，為粒子速

9、度的偏向角，粒子與圓心的連線轉(zhuǎn)過(guò)的角度為盤旋角〔圓心角〕，AB弦與切線的 B A v 夾角為弦切角，它們o 的關(guān)系為：，與 v 相鄰的弦切角互補(bǔ)。 5、小結(jié)： 一、在只受洛倫茲力作用下 1、假設(shè)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向平行〔相同或相反〕，帶電粒子以入射速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 2、假設(shè)帶電粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，帶電粒子在垂直與磁感線的平面內(nèi)，以入射速率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 3、假設(shè)帶電粒子速度方向既不平行也不垂直磁場(chǎng)方向，帶電粒子做螺旋線運(yùn)動(dòng)。 二、軌道半徑、周期公式： 向心力公式： 軌道半徑公式： 周期公式： 三、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的

10、圓心、半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定方法。 板書(shū)設(shè)計(jì) 一、 在只受洛倫茲力作用下帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況。 二、 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑、周期公式推導(dǎo)。 三、 帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間確實(shí)定方法。 說(shuō)課： 一.???? 教學(xué)目標(biāo) 1.?知識(shí)與技能： 4) 理解洛倫茲力對(duì)粒子不做功。 5) 理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 6) 會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題。 3. 過(guò)程與方法： 1) 通過(guò)圖片的信息提出問(wèn)題，

11、引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)力學(xué)知識(shí)推測(cè)：運(yùn)動(dòng)電荷垂直射入磁場(chǎng)后，可能做圓周運(yùn)動(dòng)。 2) 進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，確認(rèn)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓形。 3) 通過(guò)學(xué)生的分析推導(dǎo)，總結(jié)歸納出運(yùn)動(dòng)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期。 3.? 情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過(guò)講述帶電粒子在科技、生產(chǎn)與生活中的典型應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、致力于科學(xué)研究的價(jià)值觀。 二. 教學(xué)重點(diǎn)： 1) 洛倫茲力是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源。 2) 帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期的推導(dǎo)。 3) 解決磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法：著重把握“一找圓心，二找半徑，三找周期或時(shí)間〞的規(guī)律。 三.???? 教學(xué)難點(diǎn)： 正確理解和掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法。 四、教學(xué)方法： 自主探究。 學(xué)生已經(jīng)掌握的內(nèi)容： 1) 洛倫茲力的大小、方向的判斷，以及洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功。 2) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期、向心力公式及特點(diǎn)。 本節(jié)課要完成的內(nèi)容： 1) 洛倫茲力是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源。 2) 帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期的推導(dǎo)。 3) 解決磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法：著重把握“一找圓心，二找半徑，三找周期或時(shí)間〞的規(guī)律。 本節(jié)課的地位：為今后處理復(fù)合場(chǎng)埋下伏筆。