帶電粒子在磁場中的運動質譜儀

1、帶電粒子在磁場中的運動 質譜儀教學目標 知識目標1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時，做勻速圓周運動2、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題3、知道質譜儀的工作原理能力目標通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯推理能力情感目標通過學習質譜儀的工作原理，讓學生認識先進科技的發(fā)展，有助于培養(yǎng)學生對物理的學習興趣 教學設計方案一、學法引導1、教師通過演示實驗法引入，復習提問法引導學生分析推導粒子做勻速圓周運動的原因、規(guī)律通過例題講解，加深理解2、學生認真觀察實驗現象，結合運動和力的關系分析原因，總結規(guī)律，

2、積極思考、討論例題，對規(guī)律加深理解、提高應用能力二、重點難點疑點及解決辦法1、重點帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動半徑和運動周期2、難點確定垂直射入勻強磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動3、疑點帶電粒子的重力通常為什么不考慮？4、解決辦法復習力學知識、引導同學利用力與運動的關系分析，討論帶電粒子在磁場中的運動情況。三、教具學具準備演示用特制的電子射線管。四、教學步驟1、引入新課上一節(jié)我們學習了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時，會受到大小  ，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動的？2、粒子為什么做勻速圓周的運動

3、？首先通過演示實驗觀察到，當帶電粒子的初速度方向與勻強磁場方向垂直時，粒子的運動軌道是圓在力學中我們學習過，物體作勻速圓周運動的條件是物體所受的合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直當帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時，通常它的重力可以忽略不計（請同學們討論），可看作只受洛侖茲力作用，洛侖茲力方向和速度方向在同一個平面內，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對帶電粒子不做功，根據動能定理可知運動粒子的速度大小不變，再由 可知，粒子在運動過程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據物體作勻速圓周運動的條件得出帶電粒子垂直勻強磁場運動時，作勻速圓周運動3、粒子運動的軌道半徑和周期公式帶電粒子

4、垂直于勻強磁場方向運動時做勻速圓周運動，其向心力等于洛侖茲力，請同學們根據牛頓第二定律，推導帶電粒子的運動半徑和周期公式經過推導得出粒子運動半徑 ，運動周期 。運用學過的力學知識理解，當粒子運動速度較大時，粒子要離心運動，其運動半徑增大，所以速度大，半徑也大；當磁場較強時，運動電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運動，其運動半徑減小，所以磁感應強度大，半徑小由于帶電粒子運動速度大時，其運動半徑大，運動軌跡也長，可以理解粒子運動的周期與速度的大小和軌道半徑無關為了加深同學們對半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習例1同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知（1）帶電

5、粒子進入磁場的速度值有幾個？（2）這些速度的大小關系為       （3）三束粒子從O點出發(fā)分別到達1、2、3點所用時間關系為      4、質譜儀首先請同學們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學生討論質譜儀的工作原理五、總結、擴展本節(jié)課我們學習了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的情況，經過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動并根據牛頓運動定律得出粒子運動的半徑公式和周期公式最后我們討論了它的一個具體應用質譜儀但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強磁場方向時，帶電粒子將不再是作勻速圓周運動六、布置作業(yè)