3.6带电粒子在匀强磁场中的运动(第1课时).ppt

- e 2v . . . . . . . . . . . . . . . . B 例 1、在同一匀强磁场中，有两个电子分别以速率v和2v沿垂直于磁场方向运动，半径相同吗？哪个电子先回到原 来的出发点？ 两个电子同时回到原来的出发点 运动周期和电子的速率无关 轨道半径与粒子射入的速度成正比 v - e X X X X X X X X X X X X 1.水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将（ ） v a b I A.沿路径a运动,轨迹是圆 B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小 巩固练习 B F 不同带电粒子的径迹半径为什么不一样？ 同一条径迹上为什么曲率半径会越来越小呢？ 通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹 通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹 能否从带电粒子在匀强磁场中的运动特点得到启发设计一个仪器，将比荷不同、初速度几乎为0的带电粒子分开？同时测量出粒子的比荷？ 思考与讨论 照相底片 (２) 在S1、S2间，电场对粒子做功，由动能定理得： 　粒子垂直进入磁场，洛伦兹力提供向心力 设计方案：如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为Ｕ的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上. (1)粒子在S1S２间做什么运动?在S2S３间做何种运动，在磁场中将做何种运动? (3)若粒子沿一半圆运动打到底片D上， S3距离D多远？ 解: (1) 初速度为零的匀加速直线运动；匀速直线运动；匀速圆周运动. 加速电场 加速电场中， 偏转磁场中， 2、基本原理 　　将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场，由于粒子速度不同，引起轨迹半径不同而分开，进而分析某元素中所含同位素的种类。 1、推导 3、用途：质谱仪是利用粒子圆周运动的半径，测量粒子的质量／比荷和分析同位素的仪器。 二、质谱仪——带电粒子做匀速圆周运动的应用 世界上第一台质谱分析器—磁式质谱仪 现代质谱仪 质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的. 二、质谱仪——带电粒子做匀速圆周运动的应用 1)圆半径r： 2)周期T： 课堂小结:带电粒子在匀强磁场中的运动 2 v qvB m r = 2 r T v p = 半径r跟速率v成正比. 周期T跟圆半径r和速率v均无关. 1、带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动 洛伦兹力提供向心力 2、质谱仪是测量粒子的质量／比荷和分析同位素的仪器。 作业与练习: 作业：课本P102《问题与练习》第2、3题 练习：《高效导学》本节内容 拓展与提升: 若带电离子与磁场成一定的角度射入匀强磁场，粒子如何运动？ 2、氘核和α粒子，从静止开始经相同电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周运动.则这两个粒子的 (1)动能之比为多少? (2)轨道半径之比为多少? (3)周期之比为多少? 1:2 1:1 1:1 巩固练习 洛伦兹力只改变速度的方向; 对运动电荷不做功. 复习： 1、洛伦兹力的大小和方向如何确定？ 2、洛伦兹力有什么特点？ + v F F = qvB + v vsinθ θ B F = qvBsinθ F垂直于纸面向外 问题：在洛伦兹力的作用下带电粒子会如何运动呢？ 3.6 带电粒子 在匀强磁场中的运动 （第一课时） 1、通过理论分析得出带电粒子垂直射入匀强磁场时会做匀速圆周运动。 2、通过实验观察得出带电粒子垂直射入匀强磁场时会做匀速圆周运动，且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。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，能说出质谱仪的工作原理。 学习目标 磁场中的带电体一般可分为两类： 1、带电粒子：如电子,质子,α粒子,正负离子等.这些粒子所受重力比洛仑磁力小得多,除有说明或暗示外，一般都不考虑重力(但并不能忽略质量). 2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等.除有说明或暗示外,一般都考虑重力. 带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定. 1、V∥B时，带电粒子做匀速直线运动。 F=qvB F=0 2、 一、 带电粒子在匀强磁场中的运动（重力不计） 猜想： 匀速圆周运动。 V∥B