高中物理 第5章 洛倫茲力與現(xiàn)代科技課件 滬科版選修31.ppt

第5章磁場(chǎng)與回旋加速器學(xué)案5洛倫茲力與現(xiàn)代科技 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 1 2 3 了解回旋加速器的構(gòu)造及工作原理 并會(huì)應(yīng)用其原理解決相關(guān)問題 了解質(zhì)譜儀的構(gòu)造及工作原理 會(huì)分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問題 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 一 回旋加速器 1 回旋加速器主要由哪幾部分組成 回旋加速器中磁場(chǎng)和電場(chǎng)分別起什么作用 答案兩個(gè)d形盒磁場(chǎng)的作用是使帶電粒子回旋 電場(chǎng)的作用是使帶電粒子加速 2 對(duì)交流電源的周期有什么要求 帶電粒子獲得的最大動(dòng)能由哪些因素決定 延伸思考 為什么帶電粒子加速后的最大動(dòng)能與加速電壓無關(guān)呢 答案加速電壓高時(shí) 粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較少 而加速電壓低時(shí) 粒子在加速器中旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)較多 最終粒子離開加速器時(shí)的速度與加速電壓無關(guān) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 二 質(zhì)譜儀 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 三 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析 1 圓心的確定方法 兩線定一點(diǎn) 1 圓心一定在垂直于速度的直線上 如圖甲所示 已知入射點(diǎn)p 或出射點(diǎn)m 的速度方向 可通過入射點(diǎn)和出射點(diǎn)作速度的垂線 兩條直線的交點(diǎn)就是圓心 2 圓心一定在弦的中垂線上 如圖乙所示 作p m連線的中垂線 與其中一個(gè)速度的垂線的交點(diǎn)為圓心 o o 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 2 半徑的確定半徑的計(jì)算一般利用幾何知識(shí)解直角三角形 做題時(shí)一定要做好輔助線 由圓的半徑和其他幾何邊構(gòu)成直角三角形 3 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 例1回旋加速器是用來加速一群帶電粒子使它們獲得很大動(dòng)能的儀器 其核心部分是兩個(gè)d形金屬扁盒 兩盒分別和一高頻交流電源兩極相接 以便在盒內(nèi)的狹縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng) 使粒子每次穿過狹縫時(shí)都得到加速 兩盒放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)方向垂直于盒底面 粒子源置于盒的圓心附近 若粒子源射出的粒子電荷量為q 質(zhì)量為m 粒子最大回旋半徑為rmax 求 1 粒子在盒內(nèi)做何種運(yùn)動(dòng) 2 所加交變電流頻率及粒子角速度 3 粒子離開加速器時(shí)的最大速度及最大動(dòng)能 解析 1 帶電粒子在盒內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 每次加速之后半徑變大 方法點(diǎn)撥回旋加速器中粒子每旋轉(zhuǎn)一周被加速兩次 粒子射出時(shí)的最大速度 動(dòng)能 由磁感應(yīng)強(qiáng)度和d形盒的半徑?jīng)Q定 與加速電壓無關(guān) 一 對(duì)回旋加速器原理的理解 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 二 對(duì)質(zhì)譜儀原理的理解 例2如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖 帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后 進(jìn)入速度選擇器 速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分別為b和e 平板s上有可讓粒子通過的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2 平板s下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 下列表述正確的是 a 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b 速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外c 能通過狹縫p的帶電粒子的速率等于e bd 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p 粒子的比荷越小 qe qvb qvb eq 得 v e b abc 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 三 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題 例3如圖所示 一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度b并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來射入方向的夾角為 60 求電子的質(zhì)量和穿越磁場(chǎng)的時(shí)間 o r 已知 v 可用t l v求時(shí)間 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 1 對(duì)回旋加速器原理的理解 在回旋加速器中 a 電場(chǎng)用來加速帶電粒子 磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋b 電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來加速帶電粒子c 磁場(chǎng)相同的條件下 回旋加速器的半徑越大 則帶電粒子獲得的動(dòng)能越大d 同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電壓的大小有關(guān) 而與交流電壓的頻率無關(guān) f洛永不做功 ac 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)儲(chǔ)備 學(xué)習(xí)探究 典例精析 自我檢測(cè) 課堂小結(jié) 學(xué)