中同时存在两个磁场了.人将这两个磁场称为 母与子 ,实则是 爷爷与孙子 关系.这爷爷与孙子关系如何?就是理解楞次定律的关键了.楞次说了,祖孙关系不融洽, 孙子 总是 阻碍 爷爷变化.即 感应电流的磁场总是阻碍原磁通的变化 .这种阻碍关系则可以用 弹簧 形象类比理解,在弹性限度内,弹簧因 形变 产生弹力,弹力虽不能阻止形变却是形变的阻碍.弹簧有形变才有弹力,没有形变就不存在弹力.形变增大,弹力增大,弹力的方向与形变方向相反;形变减小,弹力减小,弹力方向与形变减小方向相同.定律中的 变化 与 阻碍 ,前为 因 后为 果 .引起感应电流的磁通有 变化 ,就会有感应电流的磁场对原磁通的 变化 产生阻碍.原磁通没有变化,阻碍就不存在,孙子只阻碍爷爷的变化;而且,爷爷不同的变化,孙子的阻碍方式与性质不一样,原磁通增加,阻碍随着增大,原磁场方向与感生电流的磁场(抗拒原磁通变化)方向相反;原磁通减少,感应电流的磁场反过来补充减少(不让减少也是阻碍),原磁场方向与感应电流的磁场方向相同.因此,定律的这一中心结论,用 增反、减同 四字概括,更容易理解.特别是在感应电流的磁场方向、感应电流方向判断中很适用

.

阻碍增加;原磁通减少,感应电流的磁场就来挽留,阻碍减少.应用 楞次定律 判定感应电流方向的步骤(1)明确原磁场的方向及磁通量的变化情况(增或减).(2)依 增反减同 确定感应电流的磁场方向.右手螺旋定则判断感应电流的方向.

按上述形象理解, 抽象 被类比成 具体 , 没感觉 变为 有感觉 .可以说是理解掌握 楞次定律 ,灵活运用定律分析判断感应电流的磁场、感应电流的方向,教与学中比较实际的方法,不妨一试.

(3)应用

人教版 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学设计

吴登选

(浙江温州苍南县钱库高级中学 325804) 在新课程要求下,如何在具体的教学中落实知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标,是广大高中教师需要深入思考和研究的问题.本文以人教版 带电粒子在匀强磁场中的运动 的教学为例,尝试将问题探究式引入课堂教学,促进课程三维目标实现.1 复习铺垫引入新课

上节课我们讨论了洛伦兹力,那么它的大小表达式和方向满足什么规律?

在洛伦兹力作用下,带电粒子将怎样运动?

今天我们就一起研究带电粒子在匀强磁场中的运动规律.

2 新课教学

介绍洛伦兹力演示仪.

介绍励磁线圈时展示课本88页图3.3-8.介绍电子枪时复习以下内容:如何使电子产生加速?

演示实验:让学生观察电子束的运动情况.

在这基础上,学生很快证明条形磁铁插入、拔出闭合线圈,即是原磁通增加、减少的情况.原磁通增加,感应电流的磁场就抗拒,

不加磁场时,电子速的径迹;

加垂直黑板向里的磁场时,电子束的径迹;

引导学生分析:这个径迹表明电子做的是圆周运动,那么它是不是匀速圆周运动?从带电粒子在匀强磁场中的速度方向和受力方向特点,速度大小和受力大小特点来分析.

保持出射电子的速度不变,改变磁感应强度,观察电子束的径迹变化,猜测当磁感应强度变大时,半径变大还是变小;

保持磁感应强度不变,改变出射电子的速度,观察电子束的径迹变化,猜测当出射速度是变大时,半径变大还是变小.

实验现象:在暗室中可以清楚地看到,在没有磁场作用,电子的径迹是直线;在管外加上匀强磁场,电子的径迹变弯曲成圆形.磁场越强,径迹的半径越小;电子的出射速度越大,径迹半径越大.

由此可知,带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径r与磁感应强度B及带电粒子的速度

运动的径迹照片.

研究带电粒子在匀强磁场中的运动有什么用呢?下面我们先来看一道例题

.

例题:

如图

所示,一个质量为m,电荷量为q的粒子由静止从容器下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场,然后经过S3沿着与磁场垂直的

方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上.求:

(1)粒子进入磁场时的速率?(2)粒子在磁场中运动的轨道半径?解析:以解出v=

(1)由动能定理可知:qU=mv2/2由此可

(2)粒子进入匀强磁场后,有qvB=mv2/r 解得r=mv/qB=

2mU/qB小结:如果容器中粒子的电荷量相同而质

量有微小差别,它们进入磁场后将沿着不同的

v都有关系,那么到底是怎样的一种关系呢?半径做圆周运动,因而打到底片不同的地方,

形成一条条谱线,这样的仪器叫质谱议.从粒同学们能从这些已知量中寻找到这一关系吗?

出示投影片,引导学生推导

:

已知带电量为q,质量为m,速度为v的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,其半径r为多大?如图所示.

分析:粒子做匀速

圆周运动所需要的向心力F向=mv2/r是由粒子所受的洛伦兹力提供的,所以qvB=mv2/r,由此得出r=mv/

qB

磁场越强,

r越小,当粒子速度越大,

r越大,与

看到的现象一致.问:周期T可以算吗?

T=2 r/v代入r得T=2 m/qB

子打在底片上的位置可以测出圆周的半径r,如果已知带电粒子的电荷量q,就可以算出它的质量.阿斯顿设计了质谱仪并用其发现了同位素氖20和氖22,证实了同位素的存在.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.

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