Образовательная задача:
- проверка знания закона Лоренца и правила левой руки; основных формул по теме “Магнитное поле” и единиц измерения электродинамических величин;
- доведение до автоматизма навыков определения направления действия силы Лоренца по правилу левой руки; определения формы траектории заряженной частицы; расчета радиуса орбиты, периода обращения частицы и шага спирали;
- владение навыками и приемами письменной и устной, монологической и диалогической речи (анализ решения задачи); проверка знаний алгоритма решения задач на движение частицы в магнитном поле.
Воспитательная задача:
- формирование представлений о влиянии условий (направления скорости) на характер протекания явления (траекторию движения);
- развитие умения работать индивидуально у доски и в тетради; аккуратно вести записи, общаться с одноклассниками и педагогом.
Развивающие задачи:
- развитие речи, мышления, сенсорики; воспитание чувства сопереживания, доброжелательности;
- развитие умений анализировать условие задачи, предсказывать результаты, делать выводы, стоить план решения задачи.
1. Актуализация опорных знаний
1. Проверка основных формул (дописать пропущенные физические величины)
В= F/I…; Fл= eB…sinα; A= …U; B= μ0μN…/ℓ; T=2π…/υ; E=F/…; Fa=B……sinα; F=mац=m…/r.
2. Проверка единиц измерения физических величин:
Тл= Н/А*м; В= Дж/Кл; Гн= В*с/А; Н= кг* м/с2; Кл=А*с; Дж=Н*м; Вб=Тл*м2
Εi F I Ф
q L A B
3. Проверка правила левой руки.
2. Фронтальный опрос.
1) Как называется сила, с которой магнитное поле действует на заряженную частицу?
2) От чего зависит модуль силы Лоренца?
3) Как рассчитать модуль Fл?
4) Как определяется направление Fл? Сформулировать?
5) Изменяется ли модуль скорости в магнитном поле? Ее направление?
6) Как будет двигаться частица, если υ║B?
7) Как будет двигаться частица, если υ┴B?
8) Какой будет траектория, если 0°<α<90°?
9) Как поступают, если υ под углом α к В?
10) Как влияет υ║ на движение частицы?
11) Как влияет υ┴ на движение частицы?
12) Какой будет траектория?
3. Решение задач
1) В направлении, перпендикулярном линиям индукции в магнитное поле влетает электрон со скоростью 10 Мм/с, окружность какого радиуса описал электрон, если индукция поля 10мТл?
2) Чему равен период обращения электрона по окружности?
Т=2πr/υ=2πmυ/υeB=2πm/eB. [T=кг/Кл* Тл=кг*А*м/А*с*Н=с]
Т=2*3,14*9,1*10-31 /1,6*10-19*10-2 = 36*10-10 с.
Изменится ли сила Лоренца, если в магнитное поле на тех же условиях влетит протон? Будет ли он двигаться по такой же окружности? С таким же периодом?
3) Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 мТл со скоростью 10 Мм/с под углом 30° к вектору индукции. Определить шаг спирали, по которой будет двигаться электрон.
Измениться ли шаг спирали, если в магнитное поле влетает протон? А если магнитное поле будет однородным?
Усложним задачу. Рассмотрим движение частицы в электромагнитном поле.
Для начала вспомним, какое влияние оказывает эл. поле на заряженную частицу.
4) Электрон влетает со скоростью υ0 под углом α<90° к параллельно направленным однородным электрическому и магнитному полям. Напряженность электрического поля Е, индукция магнитного поля В. Сколько оборотов сделает электрон до смены направления движения вдоль полей?
Что измениться, если в это поле попадет протон?
4. Определение алгоритма решения задачи.
1. Сделать чертеж.
2. Указать силовые линии магнитного поля (электрического поля).
3. Проставить вектор υ0, разложить его на составляющие.
4. Определить вид траектории.
5. Составить основное уравнение динамики с учетом сил, действующих на частицу.
Задание: По чертежам определить, к какому типу (1, 2, 3) относится задача.
Самостоятельно:
B= 10мТл
α = 45°
υ= 5 Мм/с
1. Fл- ?
2. r- ?
3. Т- ?
5. Применение силы Лоренца.
1) Ускорение заряженных частиц.
2) Управление электронным пучком.
3) Определение удельного заряда и масс частиц.
4) Магнитные ловушки (удерживание частицы в заданном объеме).
6. Задание на дом.
7. Подведение итогов урока.