《新课标人教版高中物理选修3-1教案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标人教版高中物理选修3-1教案.pdf（133页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选新课标人教版高中物理选修 3-1全套精品教案高中物理选修3-1全册精品教案目录第一章静电场.-4-L 1电荷及其守恒定律.-4-L 2库仑定律.-11-1.3.1电场强度.-16 -L 3.2专题：静电平衡.-2 8 -1.4电势能 电势.-3 6 -L5电势差.-41-L 6电势差与电势强度的关系.-47 -1.7电容器与电容.-5 1-1.8带电粒子在电场中的运动.-5 6 -第二章、恒定电流.-6 3 -2.1、导体中的电场和电流（1课时）.-6 3 -2.2、电动势（1课时.-6 8 -23、欧姆定律（2课时）.-7 2 -2.4、串联电路和并联电路（2课时）.-7 6 -2.5、
2、焦耳定律（1课时）.-8 1-第三章磁场.-8 8 -3.1 磁现象和磁场（1课时）.-8 8 -3.2、磁感应强度（1课时）.-9 3 -3.3、几种常见的磁场（L5课时）.-9 9 -3.4、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）.-10 8 -3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时）-116 -3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1 练习）.-12 3-第一章静电场1.1 电荷及其守恒定律教学三维目标（-）知识与技能1.知道两种电荷及其相互作用.知道电量的概念.2 .知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开.3 .知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造
3、了电荷，而是使物体中的电荷分开.4.知道电荷守恒定律.5 .知道什么是元电荷.（二）过程与方法1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开.但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重 点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点.本章将学习静电学.将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的根本规律，
4、以及与静止电荷相联系的静电场的根本性质。板 书 第 一 章 静 电 场复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电,这样的物体就带了电.【演 示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷.同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.板 书 自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示.把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示.电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.(二)进行新课：第1节、电荷及其守恒定律【板
5、书】电荷(1)原子的核式结构及摩擦起电的微观解释原子：包括原子核(质子和中子)和核外电子。(2)摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同.实质：电子的转移.结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.(3)金属导体模型也是一个物理模型P3用静电感应的方法也可以使物体带电.【演示】：把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1一1).可以看到A,B上的金属箔都张开了，表 示A,B都带上了电荷.如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合.如果先把A和B分开，然后移开C,可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新
6、接触后等量异种电荷发生中和.【板书】（4）、静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电.提出问题：静电感应的原因？带着学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一局部转移到另一局部。得出电荷守恒定律.【板书】2、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一局部转移到另一局部.另一种表述：一个
7、与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。引导学生分析问题与练习33元电荷电荷的多少叫做电荷量.符号：0或4单位:库 仑 符 号：C元电星电子所带的电荷量，用e表示.注意:所有带电体的电荷量或者等于&或者等 于e的整数倍。就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。电荷量e的值：1.6 0X 10-19C比荷：电子的电荷量e和电子的质量%的比值,为 _ L =1.76xlO”C/k gme【小结】对本节内容做简要的小结稳固练习1.关于元电荷的理解，以下说法正确的选项是:A.元电荷就是电子B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量C.元电荷就是质子D.物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2.
8、5个 元 电 荷 的 电 量 是,16 C电量等于 元电荷.3.关于点电荷的说法，正确的选项是：A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷B.体积很大的带电体一定不能看成点电荷C.当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D.一切带电体都可以看成点电荷作业1.复习本节课文.2.思考与讨论：引导学生完成课本P 5问题与练习1-4说明：1、两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象.要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象.在此根底上,使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正
9、负电荷分开，使电荷从物体的一局部转移到另一局部.本节只说明静电感应现象。2 .在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的根底上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律.3.要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学.教后记：1、学生对三种起电方式展开了剧烈的讨论，还例举了生活中的静电现象。对点电荷、元电荷、质子电量、电子电量之间关系下节课还要复习。1.2 库仑定律教学三维目标（一）知识与技能1.掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量.2.会用库仑定律的公式进行有关的计算.3.知道库仑扭秤的实验原
10、理.（二）过程与方法通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律（三）情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算教学过程：（一）复习上课时相关知识（二）新课教学【板书】-一第2 节、库仑定律提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向.使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2-1).板书L 1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1.距 离.2.电量.2、库仑定律内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点
11、电荷的连线上公式：F =彗r静电力常量A=9.0X109Nni2/c2适用条件：真空中，点电荷一一理想化模型【介绍】：(1).关 于“点电荷，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷.严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的.这里可以引导学生回忆力学中的质点的概念.容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正.(2).要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响,将实验和定律约束在真空的条
12、件下.扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的.任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律.用矢量求和法求合力.利用微积分计算得：带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷.静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定那么.板书:3、库仑扭秤实验（1 7 8 5年，法国物理学家.库仑）【演示】：库仑扭秤（模型或挂图）介绍：物理简史及库仑的实验技巧.实验技巧：（1）.小 量 放 大.（2）,电量确实定.【例 题11：试比拟电子和质子间的静电引力和万有引力.电子的质量m l=9.1 0 X 1 0-3 1 k g,质子的质量m 2=l.6 7 X 1 0-2 7 k g.
13、电子和质子的电荷量都是1.6 0 X 1 0-1 9 c.分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后,再求解.解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是6=9.OX U X L6O X 1LX L6O X 1L=2 3 0，电场力做正功；，(PA PB；UA8 V 0,(PA/S上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用W b/做单位（磁感应强度的另一种单位）。所以：I T =1 W b/m2=1 N/A m（三）小结：对本节各知识点做简要的小结。并要求学生课外按P9 3【做一做】稳固练习L如下图，放在通电螺线管内部中间处的小磁针，静止时极指向右.
14、试判定电源的正负极.解析：小磁针极的指向即为该处的磁场方向，所以在螺线管内部磁感线方向由k 4 根据安培定那么可判定电流由。端流出，由d端流入，故。端为电源的正极，d端为负极.注意：不要错误地认为螺线管6端吸引小磁针的N枇,从而判定b端相当于条形磁G)铁的南极，关键是要分清螺线管内、外 部 磁|感线的分布.2.如下图，当线圈中通以电流时，小磁针的北极指向读者.试确定电流方向.电流方向为逆时针方向.(四)稳固新课(1)复习本节内容(2)阅读“科学漫步(3)指导学生完成“问题与练习 1 43.4、磁场对通电导线的作用力（1.5课时）二）植 曦 能1、知道什么是安培力。知道通电导线在磁场中所受安培力
15、的方向与电流、磁场方向都垂直时,它的方向的判断-左手定那么。知道左手定那么的内容，会用左手定那么熟练地判定安培力的方向，并会用它解答有关问题.2、会用安培力公式后相解答有关问题.知道电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于夕.（一）复习引入让学生回忆在在第二节中通电导线在磁场中受力大小与什么因素有关。过渡：本节我们将对安培力做进一步的讨论。(二)新课讲解第 四 节、磁场对通电导线的作用力安培力：磁场对电流的作用力.安培力是以安培的名字命名的，因为他研究磁场对电流的作用力有突出的奉献.1.安培力的方向【演示】按照P 8 5图3 o
16、1-3所示进行演示。(1)、改变电流的方向，观察发生的现象.现象导体向相反的方向运动.(2)、调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，观察发生的现象.现象导体又向相反的方向运动 教师引导学生分析得出结论(1)、安培力的方向和磁场方向、电流方向有关系.(2)、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.(P 9 6图3。4-1)如何判断安培力的方向呢？人们通过大量的实验研究，总结出通电导线受安培力方向和电流方向、磁场方向存在着一个规律一一左手定那么.左手定那么：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且跟手掌在同一个平面内，把手放人磁场中
17、，让磁感线垂直穿人手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向，就是通电导线在磁场中的受力方向.（如图）。【说明】左手定那么是一个难点，涉及三个物理量的方向，涉及三维空间，而学生的空间想像力还不强，所以教师应引导学生如何将三维图形用二维图形表达（侧视图、俯视图和剖面图等等），还要引导学生如何将二维图形想像成三维图形。-一可将右图从侧视图、俯视图和剖面图一一引导学生展示。*一般情形的安培力方向法那么介绍结论：电流和磁场可以不垂直，但安培力必然和电流方向垂直，也和磁场方向垂直，用左手定那么时，磁场不一定垂直穿过手心，只要不从手背传过就行。*至于大小法那么，如果电流和磁场不垂直，那么将磁场
18、进行分解，取垂直分量代入公式即可;从这个角度不难理解一一如果电流和磁场平行，那么安培力是多少？学生 为零。引导学生分析判断P 9 9第一题补充练习：判断以下图二X；|中 导 线”所受磁场力的方X X X X X|o j .（垂 直 于 纸 面向外）【演示】平行通电直导线之间的的相互作用（P 9 7图 3。4 3）o引导学生区别安培定那么和左手定那么，并且用这两个定那么去解释“平行通电导线之间的相互作用这一演示实验，解释时应明白左边的通电导线受到的安培力是右边的通电导线所产生的磁场施加的，反之亦然。2、安培力的大小通电导线（电流为I、导线长为L）和磁场（B）方向垂直时，通电导线所受的安培力的大小
19、：F =BI L（最大）两种特例：即 F =和 F =一般情况：当磁感应强度B的方向与导线成e 角时，有 F =I L Bsin e【注意】在推导公式时，要让学生明确两点：一是矢量的正交分解表达两个分量与原来的矢量是等效替代的关系，二是从特殊到一般的归纳的思维方法。（具体推导见P 9 7）还应该注意的是：尽管公式F=IL B是从公式B=F/IL变形而得的，但两者的物理意义却有不同。公式B=F/IL是根据放置于给定磁场中的给定点上的检验电流（电流元）受力情况，来确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的。公式F=IL B那么是在磁场性质的根底上，确定在给定位置上给定的一小段通电直
20、导线的受力情况，在中学阶段，它只适用于匀强磁场。教师应该给学生指出：物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围将会发生变化。这是应用数学知识解决物理问题时所要引起注意的问题，但却往往被人们所无视。应该提醒学生注意安培力与库仑力的区别。图 1电荷在电场中某一点受到的库仑力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要 么 4相反。而电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有瘀关，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方一向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL,一般情况下的安培力大于零，小于BIL,方向与磁场方向垂直。3、磁电式电流表(1)电流表的
21、组成及磁场分布请同学们阅读课文，让学生先看清楚磁铁、铝框、线圈、螺旋弹簧、极靴、指针、铁质圆柱等构件，了解它们之中哪些是固定的，哪些是可动的。然后答复.：电流表主要由哪几局部组成的？数分钟后，教师出示实物投影并课件演示一-图1 学生答电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六局部组成.电流表的组成：永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘.（最根本的是磁铁和线圈）教师提示注意：a、铁芯、线圈和指针是一个整体；b、蹄形磁铁内置软铁是 为 了（和铁芯一起）造就辐向磁场；c、观察一一铁 芯F转动时螺旋弹簧会形变。工*一 实物投影课本图2 问题电流表中磁场分布有何特点呢？教师讲解电流
22、表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.问题什么是均匀辐向分布呢？教师进一步讲解所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.（2）电流表的工作原理-引导学生弄清楚以下几点：（并：1一、请学生自己归纳P 9 8）N国L篇$线圈的转动是怎样产生的?线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？使用时要特别注意什么？（三）对本节要点做简要小结.（四）稳.新，课:作 业。习卡:节内容
23、3；莞成洞鼠母练习 2、4练习，3、3.5、磁场对运动电荷的作用（1课时）1、知道什么是洛伦兹力.利用左手定那么判断洛伦兹力的方向.2、知道洛伦兹力大小的推理过程.3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算.4、了 解。和*垂直时的洛伦兹力大小及方向判断.理解洛伦兹力对电荷不做功.通过观察，形成洛伦兹力的概念，同时明确洛伦兹力与安培力的关系（微观与宏观）,洛伦兹力的方向也可以用左手定那么判断。通过思考与讨论，推导出洛伦兹力的大小公式F=q v B s i n 9。最后了解洛伦兹力的一个应用一一电视显像管中的磁偏转。（三）情感态度与价值观引导学生进一步学会观察、分析、推理，培养学
24、生的科学思维和研究方法。让学生认真体会科学研究最根本的思维方法:“推理一假设一实验验证。二、重点与难点：重点：L利用左手定那么会判断洛伦兹力的方向.子，受到辛球 襄 醺 躲 髓 方 向 的 带 电 粒这 一 节 承 上（安培力）启 下（带电粒子在磁场中的运动），是本章的重点难 点：L洛伦兹力对带电粒子不做功.瓢 年 具 燔 郭 盘 喃 股 源、磁铁、前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：1.如图判定安培力的方向（让,“X X.学生上黑板做）：:/假设上图中：户4.0义1 0-2 T,一口导 线 长Z=1 0 c m,J=1 A.求：导线所受的安培力大 小？学生解答解：尸8=4义1
25、 0-2 Tx i A X O.1 m=4 X 1 0-3 N答：导线受的安培力大小为4 X 1 0-3 N.2 .什么是电流？学生答电荷的定向移动形成电流.教师讲述磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，我们会想到：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现.演示实验观察磁场阴极射线在磁场中的偏 转（1 0 0 页图3。5 1）教师说明电子射线管的原理：说明阴极射线是灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹，磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的，还应明确磁场的方向。实验结
26、果在没有外磁场时，电子束沿直线运动，蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。学生用左手定那么判断电子束弯曲方向。学生分析得出结论磁场对运动电荷有作用.-引出新课（二）新课讲解1、洛伦兹力的方向和大小（1）、洛伦兹力：运动电荷在磁场中受到的作用力.通电导线在磁场中所受安培力是洛伦兹力的宏观表现.【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力，引导学生提出猜测：磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷的作用力。过渡语 运动电荷在磁场中受到洛伦兹力的作用，那么洛伦兹力的方向如何判断呢？问题如图X X X X X X X XX,W X X X,.W X XX X X X X
27、X X XX X X X X X X X甲 乙（2）判定安培力方向.（上图甲中安培力方向为垂直电流方向向上，乙图安培力方向为垂直电流方向向下）.电流方向和电荷运动方向的关系.（电流方向和正电荷运动方向相同，和负电荷运动方向相反）.产安的方向和洛伦兹力方向关系尸安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同，和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反.）.电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系.（学生分析总结）（2）、洛伦兹力方向的判断一一左手定那么伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，假设四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的
28、方向；假设四指指向是电荷运动的反方向，那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向.【要使学生明确】：正电荷运动方向应与左手四指指向一致，负电荷运动方向那么应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向，再用左手定那么判定)。投影出示练习题“问题与练习 1(2)试判断以下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向.学生解.1 A A AA”-i*,I xx%X x*+Q%品 I -q v甲 中 正 电 荷一甲一.乙 丙 丁所受的洛伦兹力方向向上.乙中正电荷所受的洛伦兹力方向向下.丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向读者.丁中正电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸里、洛伦
29、兹力的大小现在我们来研究一下洛伦兹力的大小.通过“思考与讨论，来推导公式F=q v B s i n。时，应先建立物理模型（教 材 图 3.5-3）,再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成,表达学习的自主性。也可以通过下面的命题引导学生一一答复。设有一段长度为/的通电导线，横截面积为S,导线每单位体积中含有的自由电荷数为功每个自由电荷的电量为,定向移动的平均速率为%将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为方的磁场中.问题这段导线中电流I的微观表达式是多少？让学生推导后答复。学生答的微观表达式为上贯0 问题这段导体所受的安培力为多大？学生答 F BI L 问题这段导体中含有多少自由电荷
30、数？学生答这段导体中含有的电荷数为应S 问题每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？学生答安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力厂的合力，这段导体中含有的自由电荷数为 nLS,所以 F=F 安/nLS=BIL/nLS=nqvSLB/nLS=qvB洛伦兹力的计算公式（1）当粒子运动方向与磁感应强度垂直时（v4）F=qvB（2）当粒子运动方向与磁感应强度方向成。时（v/ff F=qvBsin 0上两式各量的单位：尸为牛（N）,q 为库伦（C）,。为米/秒（m/s）,夕为特斯拉（T）最后，通 过“思考与讨论，说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的，所以它对运动的带电粒
31、子总是不做功的。鼠B醵成喝丽模5练习,3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（2课时+1练习）d瞽 叫 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。理4魔 黑 旋，口速器的根本构造、工作原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.难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.识 解 决 带 赢 馨 餐 黠 藕 赢 电 磁 学 知魏 良 洛伦兹力演示仪、感应线圈、电源、四7教学过程:（一）
32、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少/H s i n夕，。为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当。=9 0 时，F=qvB;当”0。时，40.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？今天我们来学习一一带电粒子在匀强磁场中的运动、质谱仪.（二）新课讲解一-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1 04-1 05页）教师进行演示实验.实验现象在暗室
33、中可以清楚地看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线；在管外加上匀强磁场（这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形.教师引导学生分析得出结论当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.带电粒子垂直进入匀强磁场中的受力及运动情况分析（动态课件）.一是要明确所研究的物理现象的条件-在匀强磁场中垂直于磁场方向运动的带电粒子。二是分析带电粒子的受力情况，用左手定那么明确带电粒子初速度与所受到的洛伦兹力在同一平面内，所以只可能做平面运动。三是洛伦兹力不对运动的带电粒子做功，它的速率不变，同时洛伦兹力的大小也不变。四是根据牛顿第二定律，洛伦兹力使运动的
34、带电粒子产生加速度（向心加速度）出示投影 /，一、X f X X,*X.电子受到怎样的力的作用？这 个J.fX力和电子的速度的关系是怎样的？（电 二号子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用.）.洛伦兹力对电子的运动有什么作用？（.洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小）.有没有其他力作用使电子离开磁场方向垂直的平面？（没有力作用使电子离开磁场方向垂直的平面）洛伦兹力做功吗？（洛伦兹力对运动电荷不做功）1.带电粒子在匀强磁场中的运动（1）、运动轨迹：沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动，此洛伦兹力不做功.【注意】带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提
35、供。通 过“思考与讨论（105页），使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，的轨道半径r和周期7与粒子所带电量、质量、粒子的速度、磁感应强度有什么关系。出示投影一为带电量仍质量为见速度为。的带电粒子垂直进入磁感应强度为8的匀强磁场中，其半径r和周期T为多大？问 题1什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力？洛伦兹力给带电粒子做圆周运动提供向心力 问题2向心力的计算公式是什么？后品/r 教师推导粒子做匀速圆周运动所需的向心力后山或是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以rqvF m,/r由此得出尸丝 及次=到可得qB v qBr=27mqB(2)、轨道半径和周期带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨
36、道半径及周期公式.1、轨道半径r二 丝 2、周 期7=2 卬/qBQB【说明】：m轨道半径和粒子的运动速率成正比.(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关.【讨论】：在匀强磁场中如果带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直，它的运动轨道是什么样的曲线？分析：当带电粒子的速度分别为垂直于8的分量匕和平行于8的分量如 因为匕和5垂直，受到洛伦兹力匕3此力使粒子0在垂直于，的平面内做匀速圆周运动，匕和夕平行，不受洛伦兹力，故粒子在沿方方向上做匀速曲线运动，可见粒子的运动是一等距螺旋运动.再用洛伦兹力演示仪演示 出示投影课本例题1 土吁如下图，一质量为血电荷量为q 1甯：r的
37、粒子沉着器A下方小孔s飘入电势 书厂差为u的加速电场，然后让粒子垂直进：入磁感应强度为夕的磁场中，最后打到底片上.(1)粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。解：(1)粒子在S区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即；命=由此可得 V m .(2)粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提供，即。心。匚r所以粒子的轨道半径为 r=inv/qB=2mu/qB2 教师讲解r和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，尸 噌，而且这些个量中，u、B、r可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷或算出质量。例题在处理上，可
38、以让学生自己处理，教师引导总结。为了加深对带电粒子在磁场中的运动规律的理解，可以补充例题和适量的练习。注意:在解决这类问题时，如何确定圆心、画出粒子的运动轨迹、半径及圆心角，找出几何关系是解题的关键。例 题给我们展示的是一种十分精密品的仪器-质谱仪 4转补充例题：如下图，半径为r的圆形 一空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从力点以速度外 垂直磁场方向射入磁场中，并从5点 射 出 吠120。，求该带电粒子在磁场中运动的时间。分析：首先通过条件找到定所对应的圆心O1,画出粒子的运动轨迹并画出几何图形。解：设粒子在磁场中的轨道半径为R,粒子的运动轨迹及几何图形如下图。
39、粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，有 qvB=m/R0由几何关系有：R =r t a n 6 0 粒子的运动周期T =2冗R/v（）由图可知夕=6 0。，得电粒子在磁场中运动的时间 t=T/6 联立以上各式解得：夕 眄r冗/3v。、质谱仪阅读课文及例题，答复以下问题：1.试述质谱仪的结构.2 .试述质谱仪的工作原理.3 .什么是同位素？4.质谱仪最初是由谁设计的？5 .试述质谱仪的主要用途.阅读后学生答复：L质谱仪由静电加速极、速度选择器、偏转磁场、显示屏等组成.2 .电荷量相同而质量有微小差异的粒子，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，打到照相底片不同的地方，在底片上形
40、成假设干谱线状的细条，叫质谱线，每一条对应于一定的质量，从谱线的位置可以知道圆周的半径r,如果再带电粒子的电荷量S 就可算出它的质量.3 .质子数相同而质量数不同的原子互称为同位素.4 .质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计.5.质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.一 一(1课时)【过渡语】先从研究物质微观结构的需要出发提出怎样大量产生高能带电粒子的问题，从而引出早期使用的加速器一一静电加速器2 .盘旋加速器(1)直线加速器加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电的粒子动能增加，即瓦直线加速器的多级加速：教 材 图3.6 5所示的是多级加速装置的原理图，
41、由动能定理可知，带电粒子经N级的电场加速后增加的动能，AEk=q(U+U2+U+U4+UJ直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间内制造直线加速器受到一定的限制。(2)盘旋加速器由美国物理学家劳伦斯于1 93 2年创造。其结构教材图3.6-6所示。核心部件为两 个D形 盒（加匀强磁场）和其间的夹缝（加交变电场）加速原理：通 过“思考与讨论让学生自己分析出带电粒子做匀速圆周运动的周期公式T-2五m/q B,明确带电粒子的周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关，从而理解盘旋加速器的原理。最后提到了盘旋加速器的效能（可将带电粒子加速，使其动能到达2 5 M e V3 0 M e V）,为狭
42、义相对论埋下了伏笔。老师再进一步归纳各部件的作用：（如图）磁场的作用：交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，其 周 期 在 如m、夕不变的情况下与速度和轨道半径无关，带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间（半个周期）后平行电场方向进入电场加速。电场的作用：盘旋加速器的的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场，带电粒子经过该区域时被加速。交变电压的作用：为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速，使之能量不断提高，须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压。带电粒子经加速后的最终能量：（运动半径最大 为 D形盒的半径R）由I mv/qB有v=qBR/m所以最终能量为E mv/2=q2ffJ /2m讨论：要提高带电粒子的最终能量，应采取什么措施？（可由上式分析）例：1 9 8 9 年初，我国投入运行的高能粒子盘旋加速器可以把电子的能量加速到2.8 G e V;假设改用直线加速器加速，设每级的加速电压为=2.0 义1 05V,那么需要几级加速？解：设经n 级 加 速，由ne U=E 有力刃沪1.4 X 1 0 4 （级）（三）对本节要点做简要小结.廿/四股鹘尊以新成课课：“11、问复复习习题本本与节节内内练容容 习2、