学文网〖教学目的〗
第一，理解带电粒子初速度方向与匀强磁场方向垂直时，若只受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动。
第二，会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并会应用其解决相关问题。
第三，知道回旋加速器的构造和原理。
〖教学重点、难点〗
重点：（1）带电粒子在匀强磁场中初速度方向与磁场方向垂直时的运动性质。（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式的应用。
难点：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的原因分析。
〖教学媒体、方法〗
教学媒体：洛伦兹力演示仪、投影仪、电源。
教学方法：演示、提问、讲授相结合，师生共同研究讨论，学生活动时间约占课时的1/3。
〖教学过程〗
一、引入新课
师：上节课我们讲了磁场对运动电荷的作用力，称为？
生（集体）：洛伦兹力。
师：洛伦兹力的特点呢？
生：总是与速度垂直，对运动电荷不做功。
师：正确。洛伦兹力是矢量，如何判断其方向呢？
生：左手定则。判断电荷受力方向时，四指应指向正电荷的运动方向，对于负电荷，则应指向速度的反方向。
师：非常好！同学们思考：在洛伦兹力这样一个与速度垂直的力作用下的电荷会做什么运动呢？同学们互相讨论。
板书课题：带电粒子在匀强磁场中的运动。
二、讲授新课
老师介绍实验装置后演示：（1）没有磁场作用，径迹为直线。（2）给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹为圆形。
师：我们一起来分析一下原因。物体运动性质的决定因素在力学中已经讲过，请同学们回忆一下。
生：是所受合外力和初速度两方面共同决定的。
师：回答正确。因此，当电荷q的初速度与所受到的合外力互相垂直时，应当是曲线运动。（黑板上画***，见***1）另外，同学们通过刚才的演示实验也看到它的运动是平面的，为什么？
生：初速度与洛伦兹力的方向永远垂直，二者在一个平面内，没有其他作用可使物体离开此平面，故只能是平面运动。
师：非常好。另外，同学们还要注意，电荷所受力的方向不断改变，是变力，不是类平抛运动。因为平抛运动物体所受力为G，是一个恒力。
师：通过上述分析，我们来总结一下：洛伦兹力时刻与速度垂直，对粒子不做功，所以粒子速度大小不变，电荷受到的是一个大小不变，方向永远垂直于运动方向的力作用，这正是物体做匀速圆周运动的条件。
板书：运动性质：当v平行于B时，做匀速直线运动；当v垂直于B时，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。
师：既然带电粒子的运动为圆周，就应该用描述圆周运动的物理量来反映它的运动，大家思考一下，哪些物理量描述圆周运动？
生：向心力、向心加速度、线速度、角速度、周期、半径。
师：下面我们来推导一下粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期和半径公式。
板书：半径和周期：（1）向心力F向=？（2）半径公式R=？（3）周期公式T=？（学生代替教师黑板板书）
F向=qvB=mv2/R=mRω2；R=mv/qB；T=2πR/v=2πm/qB。
师：通过R公式看，半径R与何有关？
生：对于给定的电荷，R与v成正比，与B成反比。
师：正确。我们来看演示实验。
用洛伦兹力演示仪演示：（1）保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。（2）保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。
（提出问题，回答问题后，通过实验结果验证问题，加深学生对问题的理解。）
板书：例题（课本第106页）
师：质子运动过程分为几段？每一段遵守什么规律？
生：分为两段，前段在电场中由静止加速，可根据动能定理求第1问；后一段在匀强磁场中做匀速圆周运动，可依据刚才讲的半径公式求第2问。
师：（总结）从结果可以看出，如果容器A中的粒子的电荷量相同而质量不同，它们进入磁场后将沿着不同的半径做圆周运动，因而打到照相底片的不同地方，这样的仪器叫做质谱仪。从粒子打在底片上的位置可以测出圆周的半径r，进而可以算出粒子的比荷（q/m）或算出它的质量。现在质谱仪已经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。
师：（总结）这节课我们从合外力和初始条件入手，对带电粒子在磁场中的运动性质作出了判断，导出了半径和周期公式，同时学习了重要的应用：质谱仪，下面我们做练习巩固本节课内容。
三、反馈练习
如***2所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知磁场的
宽度为d，电子穿过磁场时速度方向与原来
方向之间的夹角为300，则电子质量多大？
穿过磁场时间为多久？
师：请同学们课后做完第2题，同时小
结此类题的解题思路。
（这道习题既巩固了带电粒子在磁场
中圆周运动的知识，又引导学生思考，有利于提高学生总结归纳的能力，并为下一节的习题课打下了基础。）
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