1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 导学单（无答案）

导学工具单 学科：物理 年级：高二 题目：带电粒子在匀强磁场中的运动 【学习目标】 1.知道带电粒子垂直射入匀强磁场时，匀强磁场中做圆周运动；知道洛伦兹力不做功。 2.通过洛伦兹力与平面几何知识的结合，能够分析带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹；掌握带电粒子在匀强磁场中的规律，能够推导出带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的周期和半径。 3.通过猜想与假设，实验探究、归纳总结逐步掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律。 4.通过洛伦兹力演示仪进行实验，验证关于带电粒子在磁场中运动规律的猜想。 【重点难点】 学习重点： 带电粒子在匀强磁场中的运动规律。 学习难点： 带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的规律和应用。 【学法提示】 1.自主阅读 2.小组合作 3.记录笔记 【学习材料】 教科书，希沃白板，实验器材（洛伦兹力演示仪） 【学习过程】 环节一：（2分钟） 单元主题问题3：美丽的极光是如何形成的？ 环节二：（10分钟） 核心任务1：带电粒子垂直射入匀强磁场中有什么运动规律？ 我们再将这个问题具体化： 子任务1：带电粒子在匀强磁场中做什么运动？ 子任务2:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动谁提供向心力？ 子任务3：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动向心力怎么计算？ 环节三：（10分钟） 子任务4：带电点粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和什么有关？ 子任务5：带电粒子在匀强磁场中的做圆周运动的周期？ 环节四：（10分钟） 【例题】 一个质量为kg、电荷量为C的带电粒子，以m/s的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2T的匀强磁场。 （1）求粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。 （2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。 （3）求粒子做匀速圆周运动的周期。 再次回答单元主题问题3：美丽的极光是如何形成的？ 总结（5分钟） 【达标检测】 学业达标 1. 电子以m/s的速度沿着与磁场垂直的方向射入B＝T的匀强磁场中。 求电子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。 (4分钟) 2. 已知氚核的质量约为质子质量的3倍，带正电荷，电荷量为一个元电荷；α粒子即氦原子核，质量约为质子质量的4倍，带正电荷，电荷量的2倍。现在质子、氚核和α粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动。求下列情况中它们运动的半径之比： （1）它们的速度大小相等。 （2）它们由静止经过相同的加速电场加速后进入磁场。（8分钟） 素养提升 3. 如图1.3-5所示，一个质量为m、电荷量q的带负电荷的粒子，不计重力，从x轴上的P点以速度v射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。已知v与x轴成60°角，OP＝a。 （1）求匀强磁场的磁感应强度B的大小。 （2）求带电粒子穿过第一象限所用的时间。（10分钟） 【拓展延伸】 4. 真空区域有宽度为 l、磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场方向如图 1-7 所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）沿着与 MN夹角θ为30°的方向射入磁场中，刚好没能从PQ边界射出磁场。求粒子射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间。 （12分钟） ... ...