2024-2025学年高二下学期物理鲁科版（2019）选修二——洛伦兹力的应用（课件）.pptxVIP

第三节洛伦兹力的应用教学课件TeachingCourseware20XX.XX.XX第一章安培力与洛伦兹力高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

PART.1PART.2PART.3PART.4素养目标新课讲解新课导入经典例题目录CONTENTSPART.2PART.4课堂练习课堂小结

素养目标1.了解洛伦兹力在显像管中的应用。2.掌握质谱仪的工作原理推导过程及其应用，体会逻辑推理的思维方法3.掌握回旋加速器的工作原理及其应用，了解回旋加速器面临的技术难题，体会科学与技术之间的相互影响。

情境导入在科学研究和工业生产中，常需要将一束带等量电荷的粒子分开，以便知道其中所含物质的成分。利用所学的知识，你能设计一个方案，以便分开电荷量相同、质量不同的带电粒子吗？带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径与质量有关，如果B、v相同，m不同，则r不同，这样就可以把不同的粒子分开。以便进一步分析其中所含物质的成分。洛伦兹力有很多应用，在生产生活和科学研究中是怎样应用洛伦兹力的呢？本节我们以显像管、质谱仪和回旋加速器为例，介绍洛伦兹力的应用。

新课讲解Newlessonexplanation

新课讲解一、质谱仪我们知道，电场可以对带电粒子施加作用力，磁场也可以对运动的带电粒子施加作用力。

1.质谱仪原理：利用磁场对带电粒子的偏转，由带电粒子的电荷量、轨道半径确定其质量。2.结构及作用：①电离室：使中性气体电离，产生带电粒子②加速电场：使带电粒子获得速度③粒子速度选择器：以相同速度进入偏转磁场④偏转磁场：使不同带电粒子偏转分离⑤照相底片：记录不同粒子偏转位置及半径电离室加速电场偏转磁场照相底片新课讲解

原理图???????加速电场速度选择器3.工作原理：??在偏转磁场中：4.作用：①可测粒子的质量及比荷②与已知粒子半径对比可发现未知的元素和同位素???????由于粒子的荷质比不同，则做圆周运动的半径也不同，因此打到不同的位置。新课讲解

新课讲解应用：测定带电粒子的质量和分析同位素1、质谱仪分析同位素电荷量相同，质量不同的同位素，经同一电场U0加速后，经S3孔进入匀强磁场，由于其圆周运动的轨道半径不同，就会打在照相底片D的不同位置，出现一系列的谱线（叫作质谱线）。例如：氕、氘、氚三种同位素（q相同，m不同）

2、质谱仪测粒子的比荷、质量①测比荷：（只需知道U0、r和B，即可求出比荷）②测质量：rD新课讲解思考：初速度不等于0的话，结果怎样？初速度不等于0的话，区别不开。

二、回旋加速器1929年，劳伦斯发明了后来被称为回旋加速器的“原子击破器”，1932年建成世界第一台回旋加速器。这是一种有奇特效能的能够加速带电粒子的装置。以后逐渐加大尺寸，在许多地方建成了一系列回旋加速器，致使他在加利福尼亚州伯克利的辐射实验室成为世界物理学家参观学习的基地。想要探索原子核内部的结构，必须把核“打开”进行“观察”。需要高速带电粒子充当微型“炮弹”轰击原子核，引起原子核内部的变化。产生这些高能“炮弹”的“工厂”就是各种各样的粒子加速器。新课讲解

在图1.4-2所示的多级加速器中，各加速区的两板之间用独立电源供电，所以粒子从P2飞向P3、从P4飞向P5……时不会减速。由于粒子在加速过程中的径迹为直线，要得到较高动能的粒子，其加速装置要很长。为了解决这一技术难题，我们想到了“多级加速”，也就是直线加速器。1928年，第一台直线加速器于问世。但直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制。新课讲解

人们进一步思考:如果带电粒子在一次加速后又转回来被第二次加速，如此往复“转圈圈”式地被加速，加速器装置所占的空间不是会大大缩小吗？而磁场正好能使带电粒“转圈圈”！于是，人们依据这个思路设计出了用磁场控制轨道、用电场进行加速的回旋加速器。1932年,美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步。为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖。新课讲解

新课讲解1.回旋加速器的构造：（1）粒子源（2）两个D形盒（3）匀强磁场（4）交变电场说明：两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场回旋加速器：利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子的装置。

2.工作原理：在电场加速，在磁场偏转新课讲解利用电场对带电粒子的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用来获得高能粒子，这些过程在回旋加速器的核心部件——两个D形盒和其间的窄缝内完成。思考1：交变电场的周期多大呢？??

最大动能与加速电压无关，由盒的半径和磁感应强度决定。思考2：如何提高回旋加速器的加速性能呢？思考3：回旋加速器的局限性回旋加速器加速的带电粒子，能量达到