带电粒子在匀强磁场中的运动(新课)
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
一、教材分析
物理课程标准：理解洛伦兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动的相关特点及其应用。
教材内容及体系安排：带电粒子的运动是电学中比较难的点，是将电磁学、力学知识融为一体的内容。学生的物理模型建立较弱，本节是要帮学生建立相关的模型特点。让学生能够清楚知道带电粒子的运动情况、以及相关的特点。
二、学情分析
授课学生对象：高二年级的学生。
知识储备：理解洛伦兹力方向判断、大小的计算。
能力基础：知识的把握能力较弱，不会用相应的物理概率解决问题。学习缺乏主动性。
思维方式：储备相应的基本技能知识，但是没有形成系统的规律和方法。对问题处理能力较弱。
三、教学目标与核心素养
物理观念∶能用洛伦兹力分析匀速圆周运动的相关特点。
科学思维∶学会掌握运动电荷在磁场中匀速圆周运动轨迹绘制方式，梳理求半径的方式方法。
科学探究：通过对射线在密室中的运动轨迹分析，提升学生基于经验事实建构物理建构模型的能力
科学态度与责任∶分析解决问题的过程中，培养学生严谨、实事
求是的科学态度，引导学生注重对生活中的相关应用。培养学生科学发展，促进学生科学责任的形成。
四、教学重难点
教学重点：运动电荷在磁场做圆周运动的半径、运动时间的解法。
教学难点：运动电荷在磁场中运动轨迹的绘制，利用方式方法对圆心的寻找。
五、教法学法
教法：讲授法、实验探究法
学法：自主探究法、讨论交流法、
六、教学准备
多媒体课件、圆规、直尺等实验器材
七、教学过程
1、温故知新、复习导入课堂
一、洛伦兹力：运动电荷（正负电荷）在磁场中受到的力
二、洛伦兹力的方向、大小
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(全)解析
在S1 S2间，电场力做功获得能 1 mv2 qU 2
可得：v 2qU m
以速度v垂直进入磁,场 洛仑兹力提供向心力
v2
mv
qvB m r
r
qB
可见半径不同 意味着比荷不同，
代入v可得：r 1 B
2mU q
意味着它们是不同 的粒子
这就是质谱仪的工作原理
3、霍尔效应
例18、如图，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强
二、带电粒子在有界磁场中运动
• 1、找圆心：方法 利用v⊥R
利用弦的中垂线
• 2、定半径： 几何法求半径
向心力公式求半径
•
3、确定运动时间：
t
2
T
留意：θ用弧度表示
T
2m
qB
确定带电粒子在磁场中运动轨迹的方法
1、物理方法：
作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力，沿其方向 延长线的交点确定圆心，从而确定其运动轨迹。
2、质谱仪
例17：一个质量为m、电荷量为q的粒子，镇静器下方的小孔 S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的 方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最终打到照相底片D 上〔图3.6-4〕。 ⑴求粒子进入磁场时的速率。 ⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。
质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯 顿设计的，他用质谱仪觉察了氖20 和氖22，证明白同位素的存在。现 在质谱仪已经是一种特殊周密的仪 器，是测量带电粒子的质量和分析 同位素的重要工具。
带电粒子在匀强磁场中的运动(评课)
带电粒子在匀强磁场中的运动（评课）本节课的教学内容是探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律及其应用（质谱仪和回旋加速器），从课型上看本节属于实验探究课，通过老师的引导启发诠释取得了很好的课堂效果。个人认为本节课是一节很成功的示范课，本人从以下几方面评价这节课。
一、重视实验
物理是一门实验学科，先辈们从实验中发现并总结了自然规律，我们在学习过程中自然离不开实验。学生在老师的引导下观察实验现象、发现规律，不仅激发了学生的学习热情；也让学生在亲自体会发现规律的同时得到成就感。
二、问题设置巧妙
本节课中，以判断洛伦磁力的大小和方向为引子，引入新课，提出“带电粒子在匀强磁场中做什么运动？”，从易到难，先介绍能够演示这种运动的仪器的基本构造和原理，接着进行实验演示，让同学们亲自体验发现规律的过程。接下来提出“这是一种什么性质的圆周运动？”，通过与匀速圆周运动特点的类比，让同学们亲自发现他们的相同之处，得出结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
三、实验探究和理论相结合
1.老师让学生一边观察实验现象，一边利用向心力公式推导出了半径和周期公式，并于实验结果相结合进一步论证理论推导的正确性。
2.从洛伦兹力演示仪中显示运动轨迹的原理，自然过渡到利用气泡室和云室也可以显示运动轨迹，利用书本上的粒子在气泡室中的运动轨迹图片，请同学们判断粒子的电性、电荷量及质量的不同，进一步引出了科学实验中用到质谱仪的原理。
四、不足之处
例题的数量多了一些，既影响了教师的拓展和深入，也在无形中减少了学生的讨论时间和生生互动空间，没用充分利用“合作学习”的优势。
带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计解读（5篇材料）
带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计解读（5篇材料）
第一篇：带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计解读
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计
祝塘中学谢正平
一、教学设计思路
这节内容主要是使学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的情况及其成因。有洛伦兹力演示仪和动画课件的辅助，学生大体理解带电粒子是做匀速圆周运动，轨道半径和周期也不难明白，但更多的是让学生了解过程、细节，如每时每刻洛伦力兹力与粒子速度都是垂直关系，这往往是解决带是粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动综合性问题的突破口。而这样的综合性题目在高考中常常见到，有时甚至以压轴题出现，要很好地解决它，不是仅仅知道轨道半径公式和周期公式就行的，分析出粒子的运动过程，找出其几何关系，才是解决问题的首要。
为了使学生注意带电粒子在匀强磁场中运动的过程，采用课件动画模拟，从而反复观察直到学生清楚为止，也验证着相关的猜想和结果。为了保持思想的流畅和活跃，在观察动画或视频的同时（或之后），逐步提出有关问题，分解成多个问题，阶梯式地上升，逼近结果，得出结论。
二、教学目标
1．知识与技能
（1）了解显示电子径迹的方法
（2）理解带电粒子垂直射入匀强磁场时的运动性质及相应的轨道半径和周期
（3）了解质谱仪
2．过程与方法
通过观察视频和动画，知道洛伦兹力提供向心力，结合匀速圆周运动的公式，得出轨道半径和周期；利用带电粒子垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动，制造出质谱仪，是精确测量带电粒子的质量和分
析同位素的一种重要工具。
3．情感、态度与价值观
通过对带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导，培养学生严密的科学态度。
03 A带电粒子在匀强磁场中的运动 基础版(教案)
带电粒子在匀强磁场中的运动
知识点：带电粒子在匀强磁场中的运动
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
1．若v ∥B ，带电粒子以速度v 做匀速直线运动，其所受洛伦兹力F ＝0.
2．若v ⊥B ，此时初速度方向、洛伦兹力的方向均与磁场方向垂直，粒子在垂直于磁场方向的平面内运动．
(1)洛伦兹力与粒子的运动方向垂直，只改变粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小． (2)带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力． 二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期 1．由q v B ＝m v 2r ，可得r ＝m v
qB
.
2．由r ＝m v qB 和T ＝2πr v ，可得T ＝2πm
qB .带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与轨道
半径和运动速度无关．
技巧点拨
一、带电粒子在匀强磁场中运动的基本问题
1．分析带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，要紧抓洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2
r .
2．同一粒子在同一磁场中做匀速圆周运动，由r ＝m v qB 知，r 与v 成正比；由T ＝2πm
qB 知，T
与速度无关，与半径无关．
二、带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 1．圆心的确定
圆心位置的确定通常有以下两种基本方法：
(1)已知入射方向和出射方向时，可以过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图甲所示，P 为入射点，M 为出射点)． (2)已知入射方向和出射点的位置时，可以过入射点作入射方向的垂线，连线入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心(如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点)．
带电粒子在匀强磁场中的运动(评课)
带电粒子在匀强磁场中的运动（评课）本节课的教学内容是探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律及其应用（质谱仪和回旋加速器），从课型上看本节属于实验探究课，通过老师的引导启发诠释取得了很好的课堂效果。个人认为本节课是一节很成功的示范课，本人从以下几方面评价这节课。
一、重视实验
物理是一门实验学科，先辈们从实验中发现并总结了自然规律，我们在学习过程中自然离不开实验。学生在老师的引导下观察实验现象、发现规律，不仅激发了学生的学习热情；也让学生在亲自体会发现规律的同时得到成就感。
二、问题设置巧妙
本节课中，以判断洛伦磁力的大小和方向为引子，引入新课，提出“带电粒子在匀强磁场中做什么运动？”，从易到难，先介绍能够演示这种运动的仪器的基本构造和原理，接着进行实验演示，让同学们亲自体验发现规律的过程。接下来提出“这是一种什么性质的圆周运动？”，通过与匀速圆周运动特点的类比，让同学们亲自发现他们的相同之处，得出结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
三、实验探究和理论相结合
1.老师让学生一边观察实验现象，一边利用向心力公式推导出了半径和周期公式，并于实验结果相结合进一步论证理论推导的正确性。
2.从洛伦兹力演示仪中显示运动轨迹的原理，自然过渡到利用气泡室和云室也可以显示运动轨迹，利用书本上的粒子在气泡室中的运动轨迹图片，请同学们判断粒子的电性、电荷量及质量的不同，进一步引出了科学实验中用到质谱仪的原理。
四、不足之处
例题的数量多了一些，既影响了教师的拓展和深入，也在无形中减少了学生的讨论时间和生生互动空间，没用充分利用“合作学习”的优势。
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教案
一、教学目标
1. 让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
2. 让学生掌握洛伦兹力公式，并能够运用到实际问题中。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。
二、教学内容
1. 带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
2. 洛伦兹力公式及其应用。
3. 实验操作步骤及数据分析。
三、教学重点与难点
1. 教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力公式及其应用。
2. 教学难点：洛伦兹力公式的推导，实验数据的处理。
四、教学方法
1. 采用实验演示法，让学生直观地观察带电粒子在匀强磁场中的运动。
2. 采用讲授法，讲解洛伦兹力公式及其应用。
3. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨问题。
五、教学过程
1. 引入新课：通过回顾电流的磁效应，引导学生了解磁场对带电粒子的影响。
2. 实验演示：进行带电粒子在匀强磁场中的运动实验，让学生观察并记录实验现象。
3. 讲解洛伦兹力公式：结合实验现象，讲解洛伦兹力公式，并解释其物理意义。
4. 应用练习：给出实例，让学生运用洛伦兹力公式解决问题。
5. 实验数据分析：让学生分析实验数据，探讨带电粒子运动规律与磁场强度、
粒子电荷量、粒子速度之间的关系。
6. 总结与拓展：总结本节课所学内容，提出拓展问题，引导学生课后思考。
7. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
六、教学评价
1. 通过课堂讲解、实验演示和练习题，评价学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的理解程度。
2. 通过学生实验操作和数据分析，评价学生的实验技能和观察能力。
3. 通过课后作业和拓展问题，评价学生对洛伦兹力公式的应用能力和科学思维能力。
1.3.2 带电粒子在匀强磁场中的运动(含视频)(教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修
限。空间内存在垂直xOy平面向里的匀强磁场B，要求各方向入射的电子最终能沿x轴正方
向射出磁场，磁场的最小面积 为多少？
例. 如图乙所示，将电子从坐标原点O以速度取值范围是[, ] ，且沿y轴正方向平行于
的平面内（包括其边界），存在一个垂直平面向外的匀强磁场，其磁感应强度
大小为B。在PQ边的下方，有一个带电粒子发射装置，它沿着垂直于PQ边的方
向发射出一束具有相同质量、电荷量和速度v的带正电粒子，已知带电粒子的比
荷为 = 。
(1)粒子在磁场中圆周运动的半径r；
(2)粒子从OQ边射出的区域长度S．
L
1. r 2
2L
2. S
2
PART 01
O
AA A
v
P
v v v
v
v
A A A
v
QD
PART 02 1. 磁聚焦
v
平行离子束会聚于一点
PART 02 2. 磁发散
定点发射后发散
成平行离子束
PART 02
磁发散
发散成平行离子束
磁聚焦
会聚于一点
条件：磁场圆 R = 轨迹圆 r
PART 02
2m 2 v 0 2
3.4 带电粒子在磁场中的运动(教案)
§3.42 带电粒子在磁场中的运动
课 题
§3.42带电粒子在磁场中的运动
课 型 新课（1课时）
教 学 目 标
知识技能：
1. 知道带电粒子在洛伦兹力作用下的匀速圆周运动。
2. 记住半径、周期公式，能结合数学知识分析和计算带电粒子在匀强磁场中的受力及运动问题。 过程方法：
1. 以问题设置引导学生思考，推导带电粒子在匀强磁场中的圆周运动半径与周期公式。
2. 通过计算带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题，建立起相关的解题思路，掌握理论联系实践的研究方法。 情感、态度、价值观：
1. 创设问题情境，激发学生探究问题的热情。
2. 通过实例分析，体会物理知识的应用价值。
教学重
、难点 教学重点
掌握带电粒子在磁场中只受洛伦兹力做匀速圆周运动的规律及研究思路 教学难点
利用数理知识对带电粒子在磁场中的圆周运动应用问题进行分析计算
教 学方
法与
手段
以问题思考为先导，引导学生运用原有知识进行分析思考，并结合实验演示进行验证，形成感性认识，后通过引导学生进行交流合作，分析并计算相关例题，从而形成运用所学知识解决具体应用问题的思路。
教具 多媒体课件
学情分析
教材安排了先实验后理论的学习顺序，这样能降低学习难度，符合一般认知规律。如果学生整体水平较高，就可以先理论分析再实验验证，给学生提供较高强度的思维训练活动，体会理论与实践相联系的研究方法。
教学活动
[复习导入]
[事件1]同学们，我们身边的电子产品数不胜数，这些科技的进步、生活质量的提高，都离不开我们对带电粒子在电磁场中受力和运动的研究，前面我们学习了电荷在电场中的运动，今天就让我们来了解带电粒子在磁场中的运动。
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动教案
3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）
一、教学目标
（一）知识与技能
1、理解洛伦兹力对粒子不做功.
2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.
3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
（二）过程与方法
通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题. 培养学生的分析推理能力.
（三）情感态度与价值观
通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。
二、重点与难点：
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.
难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.
2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.
三、教具：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等
四、教学过程：
（一）复习引入
［问题1］什么是洛伦兹力？［磁场对运动电荷的作用力］
［问题2］带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？［不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvB sin θ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0.］
［问题3］带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪.
（二）新课讲解---第六节、带电粒子在匀强磁场中的运动
【演示】先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。后进行实验.（并说明相关问题104-105页）教师进行演示实验.
3.6带电粒子在匀强磁场中的运动教案
3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）
一、教学目标
（一）知识与技能
1、理解洛伦兹力对粒子不做功.
2、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀磁场中做匀速圆周运动.
3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。
4、知道回旋加速器的基本构造、工作原理、及用途。
（二）过程与方法
通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电场、磁场）中的问题. 培养学生的分析推理能力.
（三）情感态度与价值观
通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新历程。
二、重点与难点：
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.
难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.
2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题.
三、教具：洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、多媒体等
四、教学过程：
（一）复习引入
［问题1］什么是洛伦兹力？［磁场对运动电荷的作用力］
［问题2］带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？［不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvB sin θ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0.］
［问题3］带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？今天我们来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪.
（二）新课讲解---第六节、带电粒子在匀强磁场中的运动
【演示】先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。后进行实验.（并说明相关问题104-105页）教师进行演示实验.
带电粒子在匀强磁场中的运动(新编教材)
带电粒子在匀强磁场中的运动+教案 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
课题 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
教学目标1. 知道带电粒子沿着磁场垂直的方向射入匀强磁场会做匀速圆周运动，能推导半径和周期。
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。
3. 知道带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。
重点知道带电粒子沿着磁场垂直的方向射入匀强磁场会做匀速圆周运动，能推导半径和周期。
难
点知道带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。
教
学过
程一、情境引入
师：在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹？
二、新课教学
问1：由于是匀强磁场，洛伦兹力大小？
生：不变。
问2：洛伦兹力的方向总与速度方向？
生：垂直。
师：因此洛伦兹力对电荷做功吗？
生：不做功！
问3：洛伦兹力只会改变粒子速度的？不改变速度的？故粒子将做？
教
学过
程生：由于洛伦兹力只改变速度方向，不改变速度大小，因此做匀速圆周运动。实验：用洛伦兹力演示仪观察运动的电子在磁场中的偏转，装置当中有电子枪，灯丝点亮后就会不断释放电子，再有加速电场给电子加速使电子获得速度，励磁线圈又称亥姆赫兹线圈，这样的线圈中间形成的磁场为匀强磁场。师：分别预测下列情况下带电粒子的运动径迹：
1. 不加磁场。
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，由读者指向纸面的磁场。
3. 保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度。
4. 保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度大小和方向。
问：带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期与哪些因素有关呢？请同学们推导。
高中物理 带电粒子在匀强磁场中的运动 新人教版选修3
3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动
教学目标 1.通过实验，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圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射的速度的大小有关。
2.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会在磁场
中做匀速圆周运动，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，
了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。
重点1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。
难点 2.带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因。
教学用具洛伦兹力演示仪、电源、多媒体辅助教学设备。
教学过程
一、新课教学
上节课我们讨论了磁场对运动电荷的作用力－洛伦兹力。那么在洛伦兹力的作用下带电粒子会做什么样的运动呢？我们今天就一起来研究带电粒子在匀强磁场中的运动规律。
1．洛伦兹力演示仪
电子束由电子枪产生，玻璃泡内充有稀薄气体，当电子束通过玻璃泡时，可以显示电子的径迹。
·励磁线圈的原理与图3.3-8相同，它能够在两个线圈之间产生匀强磁场，其方向与两线圈中心连线的方向平行。
·调节电子枪的加速电压，可以改变电子的速度大小。
·调节励磁线圈的励磁电流，可以改变磁感应强度。
图3.6-1 洛伦兹力演示仪
演示与提问①：不加磁场时，电子束的径迹如何？
观察与思考①：不加磁场时，电子枪射出的电子不受外力作用，保持匀速直线运动状态，故径迹为一条直线。
演示与提问②：给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心方向、由纸内指向纸外的磁场，电子束的径迹又会怎么样呢？
1-3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教案
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
〖教材分析〗
带电粒子在匀强磁场中的运动是高考经常考查的内容之一，教材采用了实验探究加理论分析与推导的方式进行教学。通过实验把抽象化为形象，带着得到的
感性材料，再进行理论分析，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。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念∶察洛伦兹力作用下的圆周运动，体会洛伦兹力对运动的影响。
科学思维∶通过圆周运动半径、周期公式的推导，析带电粒子在磁场中的运动轨迹，体会数学方法在物理中的重要作用。
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∶借助数学方法解决物理问题的过程，感悟科学推理的重要意义。
〖教学重难点〗
教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动的受力分析及运动径迹。
教学难点：带电粒子在匀强磁场中的运动的受力分析及运动径迹。
〖教学准备〗
多媒体课件、洛伦兹力演示仪等。
〖教学过程〗
一、新课引入
在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的
运动。如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请
猜想这束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是
什么?
二、新课教学
（一）带电粒子在匀强磁场中的运动
对粒子进行受力情况，受到洛伦兹力的作用且方向与带电粒子初速度的方向
垂直，所以洛伦兹力只改变粒子速度的方向，不改变粒子速
度的大小，洛伦兹力对粒子起到了向心力的作用。所以，沿
着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，即：
结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
思考与讨论：垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，圆周的半径可能与哪些因素有关?周期可能与哪些因素有关?
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带电粒子在汽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。
三、回 旋 加 速 器
子的动能增加，qU=Ek．
2.直线加速器，多级加速 如图所示是多级加速装置的原理图：
3.困难：技术上不能产生过高电压；加速设备长。
直线加速器
筒间加速
筒内静电屏蔽
多级直线加速器应具备的条件： ①利用电场加速带电粒子； ②通过多级加速获得高能粒子；
③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电Biblioteka Baidu交替变化与带电粒子运动应满足同步条件．
回旋加速器
1.结构：
① 两个 D 形盒及两个大磁极 ② D 形盒间的窄缝 ③ 高频交流电
2.原理
三、回旋加速器
原理：电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。
回旋周期： T 2 π m ，与半径、速度的大小无关。
Bq
离盒时粒子的最大动能：与加速电压无关，由半径决定。
v qBR0 m
Ek
1 2
mv2
Ek
带电粒子 在匀强磁场中的运动
带电粒子在磁场中 的运动形式
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：
F × × × B× ×
×××××
-
v
B
×××××
×
× +×
×
v
×
×××××
1、匀速直线运动。 2、匀速圆周运动。
带电粒子在匀强磁场中 做匀速圆周运动，洛伦 兹力就是它做圆周运动 的向心力
t 5 2m 5m
6 qB 3qB
二、质 谱 仪
例题：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下 方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁 场中，最后打到照相底片D上（图3.6-4）。
⑴求粒子进入磁场时的速率。
⑵求粒子在磁场中运动的轨道半径。
４、电磁流量计
如图为电磁流量计的示意图，非磁性管直径为d， 内有导电液体流动，在垂直液体流向的方向上加 一指向纸里的匀强磁场，测得液体a、b两点间的 电势差为U，则管内导电液体的流量Q= m3/s。
请你推导半径和周期表达式。
R mv qB
T 2 m
qB
实验演示
3、粒子运动方向与磁场有一夹角（大于0度小于 90度）轨迹为螺线
请你作出上述几种情况下粒子的轨迹、并求其在磁 场中运动的时间。
入射角300时
入射角300时
t 1 2m m
6 qB 3qB
入射角1500时
入射角1500时
三、回旋加速器
要认识原子核内部的情况，必须把核“打开” 进行“观察”。然而，原子核被强大的核力约束， 只有用极高能量的粒子作为“炮弹”去轰击，才能 把它“打开”。产生高能“炮弹”的“工厂”就是 各种各样的粒子加速器。
三、回旋加速器
（一）直线加速器
1.加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒
q2 B2 R02 2m
三、回旋加速器
回旋加速器的局限性
（1）D形盒半径不能无限增大
Ek
q2 B2 R02 2m
（2）受相对论效应制约，质量随速度而增大，周
期T变化。
T 2πm Bq
三、回旋加速器
1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.
此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量， 为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.
练习：回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D
形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、
电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。
求：
（1） 粒子的回转周期是多大？
（2）高频电极的周期为 多大？
（3） 粒子的最大动能 是多大？
（4） 粒子在同一个D 形盒中相邻两条轨道半 径之比
问题 1：粒子被加速后，运动速率和运动半 径都会增加，它的运动周期会增加吗?
三、回旋加速器
我国于1994年建成的第一台强流质子加速 器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 .
例10、关系回旋加速器，下列说法正确的是 A．电场和磁场都是用来加速粒子的 B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动 C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关 D．为了是粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期 等于交流电的半周期