2022年《洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)》教案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載洛倫茲力與現(xiàn)代技術(shù)知識(shí)與能力目標(biāo)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)度垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3 推導(dǎo)半徑，周期公式并解決相關(guān)問(wèn)題道德目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，探究科學(xué)的價(jià)值觀教學(xué)重點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式，并能用來(lái)解決有關(guān)問(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件對(duì)周期公式和半徑公式的定性的理解。教學(xué)方法在教師指導(dǎo)下的啟發(fā)式教學(xué)方法教學(xué)用具電子射線管，環(huán)行線圈，電源，投影儀，教學(xué)過(guò)程一 引入新課復(fù)習(xí)： 1 當(dāng)帶電粒子以速度v 平行或垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，粒子的受力情況； 2 回顧帶電粒子垂直飛入

2、勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，讓學(xué)生猜想帶電粒子垂直飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況。二新課1運(yùn)動(dòng)軌跡演示實(shí)驗(yàn)利用洛倫茲力演示儀，演示電子射線管內(nèi)的電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，讓學(xué)生觀察存在磁場(chǎng)和不存在磁場(chǎng)時(shí)電子的徑跡?，F(xiàn)象：圓周運(yùn)動(dòng)。提問(wèn)：是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)呢？分析： （1） 首先回顧勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：速率不變， 向心力和速度垂直且始終在同一平面，向心力大小不變始終指向圓心。（2）帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的受力情況是否符合上面3個(gè)特點(diǎn)呢？帶電粒子的受力為f洛=qvb ，與速度垂直故洛倫茲力不做功，所以速度v 不變，即可得洛倫茲力不變，且f洛與 v 同在垂直與磁場(chǎng)的平面內(nèi)，故得到結(jié)論：帶電

3、粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)論： 1、帶電微觀粒子的質(zhì)量很小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到洛倫茲力遠(yuǎn)大于它的重力，因此可以把重力忽略不計(jì)，認(rèn)為只受洛倫茲力作用。2、沿著與磁場(chǎng)垂直的方向射入磁場(chǎng)的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供做向心力，只改變速度的方向，不改變速度的大小。2軌道半徑和周期?例：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的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求軌道半徑有多大？精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - -

4、 - - - - - - - - - - - - 第 1 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載由得可知速度越大，r 越大。周期呢？由得與速度半徑無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)：改變速度和磁感強(qiáng)度觀測(cè)半徑r 。例 1：一個(gè)質(zhì)量為m 、電荷量為q 的粒子，從容器下方的小孔s1 飄入電勢(shì)差為的加速電場(chǎng)，然后經(jīng)過(guò)s3沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上求：（）求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率（）求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑解：由動(dòng)能定理得：qu = mv2 /2, 解得：mquv2粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)得半徑為：rmv/qb=mmqu /2/qb=bqmu2/2?例

5、 2：如圖， 從粒子源 s處發(fā)出不同的粒子其初動(dòng)量相同，則表示電荷量最小的帶正電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的徑跡應(yīng)是（）課堂小結(jié)帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，受到一個(gè)大小不變而且始終與其速度方向垂直的洛侖茲力作用，此力對(duì)帶電粒子不做功，只改變粒子的速度方向，不改變其速度大小，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為r= mv/qb t=2r/v =2 m/ qb 3介紹回旋加速器的工作原理在現(xiàn)代物理學(xué)中，人們?yōu)樘剿髟雍藘?nèi)部的構(gòu)造，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電場(chǎng)對(duì)電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高。美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于193

6、2 年發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對(duì)粒子多次加速使之獲得巨大能量，為此在1939 年勞倫斯獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。那么回旋加速器的工作原理是什么呢？s a b d c mvrqb2 mtqb2vqvbmr2 rtv精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載學(xué)生自己閱讀教材。展示掛圖（圖3）。可根據(jù)情況先由學(xué)生講解后老師再總結(jié)。

7、在講解回旋加速器工作原理時(shí)應(yīng)使學(xué)生明白下面兩個(gè)問(wèn)題：（ 1）在狹縫aa與 aa之間，有方向不斷做周期變化的電場(chǎng)，其作用是當(dāng)粒子經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場(chǎng)中加速。狹縫的兩側(cè)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其作用是當(dāng)被加速后的粒子射入磁場(chǎng)后，做圓運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)圓周又回到狹縫處，使之射入電場(chǎng)再次加速。（ 2）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運(yùn)動(dòng)的周期與半徑、速率無(wú)關(guān)，所以每隔相同的時(shí)間回到狹縫處，只要電源以相同周期變化其方向。就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速。老師還可向?qū)W生介紹回旋加速器的局限性以及當(dāng)前各類(lèi)加速器的性能及北京郊區(qū)正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的有關(guān)

8、情況。 板書(shū)設(shè)計(jì) 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一 運(yùn)動(dòng)軌跡垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。二 軌道半徑和周期 f心= mv2r= f洛=bqv r=mv/qb t=2r/v =2 m/ qb 教學(xué)反思本節(jié)課的重點(diǎn)是在讓學(xué)生理解帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，洛倫茲力總與速度垂直不做功的特點(diǎn)，從受力分析得到運(yùn)動(dòng)方程，從而得到半徑和周期公式。教師在整節(jié)課中，通過(guò)提出問(wèn)題猜想類(lèi)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析例題鞏固，讓學(xué)生自己分析探究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期公式，與此同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的類(lèi)比模型和轉(zhuǎn)移模型的能力。這一教學(xué)過(guò)程充分體現(xiàn)了教師著意培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究，體現(xiàn)了新課標(biāo)要

9、求的“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度價(jià)值觀”三位一體的課程功能。在進(jìn)行試講的過(guò)程中由于對(duì)課件的準(zhǔn)備不足導(dǎo)致課件與講解分離，使之前準(zhǔn)備好的動(dòng)畫(huà)沒(méi)有起到預(yù)想中的輔助作用，另外在講解帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)之所以是勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁(yè)，共 4 頁(yè) - - - - - - - - -學(xué)習(xí)必備歡迎下載雖然進(jìn)行了類(lèi)比，但是由于和學(xué)生交流不多，所以鍛煉學(xué)生思維的效果也不

10、是太明顯，而且使的教學(xué)過(guò)程偏快。在正式上課時(shí)，有意識(shí)的放慢了教學(xué)的過(guò)程，多一點(diǎn)時(shí)間多一點(diǎn)空間留學(xué)生自己去想，但是由于學(xué)生的層次不高，所以當(dāng)讓學(xué)生自己獨(dú)立思考時(shí)出現(xiàn)了不知道從那里思考的現(xiàn)象，顯的比較茫然。比如粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的原因之前提出電場(chǎng)模型的類(lèi)比時(shí)，沒(méi)有給出明確的交代，使得學(xué)生不知道從什么位置開(kāi)始下手，從而走了一些彎路，還是應(yīng)該先給出一個(gè)方向比較好。這也是之前準(zhǔn)備時(shí)沒(méi)有很好的考慮到學(xué)生對(duì)原來(lái)的知識(shí)有些遺忘，這也說(shuō)明了在新舊知識(shí)交換的時(shí)候，對(duì)以前學(xué)過(guò)的內(nèi)容要不斷的加以鞏固，在進(jìn)行設(shè)疑時(shí)，需要根據(jù)具體情況，逐步的進(jìn)行引導(dǎo)，盡量不要學(xué)生在考慮問(wèn)題是不出現(xiàn)較大的沒(méi)必要的偏差。另外在周期與速度無(wú)關(guān)這一知識(shí)點(diǎn)上，可以先“引誘”學(xué)生犯錯(cuò)，再加以分析