2017滬科版高中物理選修（3-1）5.6《洛倫茲力與現(xiàn)代科技》教案

1、洛倫茲力在現(xiàn)代科技洛倫茲力在現(xiàn)代科技【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1.會(huì)綜合運(yùn)用電場(chǎng)和磁場(chǎng)知識(shí)研究帶電粒子在兩場(chǎng)中的受力與運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。[來(lái)源:學(xué)科網(wǎng)ZXXK]2.在原高二知何學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，深化理解速度選擇器、質(zhì)譜儀，回旋加速器等科技應(yīng)用原理。（二）過(guò)程與方法1.在新的問(wèn)題情景中，在思考、探討活動(dòng)中，體會(huì)、感悟用基本物理知識(shí)解決科學(xué)研究中問(wèn)題的方法。2.通過(guò)在速度選擇器、質(zhì)譜儀、回旋加速器等背景下研究帶電粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化電場(chǎng)加速、磁場(chǎng)偏

2、轉(zhuǎn)的意義及相關(guān)儀器的設(shè)計(jì)思路。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的、有研究意義的問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的熱情。[來(lái)源:]2.在解決問(wèn)題的過(guò)程中，使學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)解決問(wèn)題的基本分析方法。3.通過(guò)對(duì)放射性物質(zhì)的研究，使學(xué)生領(lǐng)悟研究帶電粒子在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際意義，了解現(xiàn)代科技研究的發(fā)展近況?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的受力與運(yùn)動(dòng)分析與現(xiàn)代科技應(yīng)用的聯(lián)系?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型的研究方法。【教學(xué)方法】探究討論、分析講

3、解、歸納運(yùn)用?！窘虒W(xué)資源】教材、PPT課件、有關(guān)視頻資料?！窘虒W(xué)過(guò)程】第一環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)居里夫人獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)原由的討論，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情第一環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)居里夫人獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)原由的討論，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，境，激發(fā)學(xué)生對(duì)帶電粒子研究的關(guān)注。發(fā)學(xué)生對(duì)帶電粒子研究的關(guān)注。居里夫人因?yàn)檠芯渴裁炊@得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)？放射性物質(zhì)放出的是什么？放出的粒子的質(zhì)量、電量、速度多大？利用什么技術(shù)手段能測(cè)出粒子的質(zhì)量、電量、速度？（這里，學(xué)生能夠說(shuō)出居里夫人其人、

4、其事，不知道放射性是什么。放出的是什么粒子，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心）。第二環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)〖問(wèn)題第二環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)〖問(wèn)題1〗的探究和討論，體會(huì)速〗的探究和討論，體會(huì)速度選擇器選擇的是粒子度選擇器選擇的是粒子v=√2qUmB1qv=qEV=EB1B2qv=mv2RR=mvqB2X=2R=2mvqB2=2mEqB1B2學(xué)生思考討論：1.這個(gè)結(jié)果說(shuō)明了什么？2.若場(chǎng)確定，測(cè)出X，那么我們實(shí)際上是測(cè)出了什么？3.若場(chǎng)確定，我們控制進(jìn)入的粒子具有相同的電

5、荷量，測(cè)出X，我們可以測(cè)量有關(guān)粒子的什么信息？研究發(fā)現(xiàn)，放射性元素從原子核里放出的粒子有帶正點(diǎn)的氦的原子核、帶負(fù)電的電子，原子核里怎能放出電子呢？[來(lái)源:]思考：為了進(jìn)一步研究原子核的組成及結(jié)構(gòu)我們把它打碎，怎么打碎它呢？討論：若希望粒子在有限的空間多次加速怎么辦？第四環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)〖問(wèn)題第四環(huán)節(jié)：通過(guò)對(duì)〖問(wèn)題3〗討論，引出回旋加速器設(shè)計(jì)問(wèn)題，在解決問(wèn)題〗討論，引出回旋加速器設(shè)計(jì)問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中鞏固用電場(chǎng)和磁場(chǎng)解決問(wèn)題的方法。的過(guò)

6、程中鞏固用電場(chǎng)和磁場(chǎng)解決問(wèn)題的方法?！紗?wèn)題3〗放在中心靠近M板的離子源靜止釋放質(zhì)量為m、電量為q的粒子，此時(shí)M、N兩板間電勢(shì)差UMUN=U0.經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，粒子從A1點(diǎn)進(jìn)入D2盒內(nèi)，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)到A2點(diǎn)又進(jìn)入狹縫，此時(shí)M、N兩板間電勢(shì)差UMUN=U0…調(diào)整交流電壓的周期，使粒子每經(jīng)過(guò)狹縫時(shí)都被加速且加速電壓為最大值U0.當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到D形盒的邊緣時(shí)可從D形盒的開(kāi)口處引出高速粒子.已知D型盒的半徑為R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，不計(jì)粒

7、子經(jīng)過(guò)狹縫的時(shí)間。求1.交流電壓的周期T。2.粒子經(jīng)加速器后獲得的動(dòng)能。3.粒子在D形盒中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。學(xué)生思考、分析推論1.粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為一定值T=2?mqB粒子每經(jīng)過(guò)半個(gè)周期即被加速一次，交流電的周期與粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同T交=T=2?mqB2.粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑達(dá)到D型盒的半徑R時(shí)，動(dòng)能達(dá)到最大qvB=mv2Rv=qBRmEk=mv22=q2B2R22m3.設(shè)粒子共經(jīng)過(guò)n次電場(chǎng)加速，由功能關(guān)系得nqU0=mv220n