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）