帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀

1、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 質(zhì)譜儀教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)目標(biāo)1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)2、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解答有關(guān)問(wèn)題3、知道質(zhì)譜儀的工作原理能力目標(biāo)通過(guò)推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力情感目標(biāo)通過(guò)學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)先進(jìn)科技的發(fā)展，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣 教學(xué)設(shè)計(jì)方案一、學(xué)法引導(dǎo)1、教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)法引入，復(fù)習(xí)提問(wèn)法引導(dǎo)學(xué)生分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的原因、規(guī)律通過(guò)例題講解，加深理解2、學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系分析原因，總結(jié)規(guī)律，

2、積極思考、討論例題，對(duì)規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力二、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法1、重點(diǎn)帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)周期2、難點(diǎn)確定垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)3、疑點(diǎn)帶電粒子的重力通常為什么不考慮？4、解決辦法復(fù)習(xí)力學(xué)知識(shí)、引導(dǎo)同學(xué)利用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析，討論帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。三、教具學(xué)具準(zhǔn)備演示用特制的電子射線管。四、教學(xué)步驟1、引入新課上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)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(lái)研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動(dòng)的？2、粒子為什么做勻速圓周的運(yùn)動(dòng)

3、？首先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)觀察到，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌道是圓在力學(xué)中我們學(xué)習(xí)過(guò)，物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常它的重力可以忽略不計(jì)（請(qǐng)同學(xué)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(gè)平面內(nèi)，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對(duì)帶電粒子不做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知運(yùn)動(dòng)粒子的速度大小不變，再由 可知，粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據(jù)物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件得出帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，作勻速圓周運(yùn)動(dòng)3、粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期公式帶電粒子

4、垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力等于洛侖茲力，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)牛頓第二定律，推導(dǎo)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)半徑和周期公式經(jīng)過(guò)推導(dǎo)得出粒子運(yùn)動(dòng)半徑 ，運(yùn)動(dòng)周期 。運(yùn)用學(xué)過(guò)的力學(xué)知識(shí)理解，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)，粒子要離心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑增大，所以速度大，半徑也大；當(dāng)磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)半徑減小，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大，半徑小由于帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)半徑大，運(yùn)動(dòng)軌跡也長(zhǎng)，可以理解粒子運(yùn)動(dòng)的周期與速度的大小和軌道半徑無(wú)關(guān)為了加深同學(xué)們對(duì)半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習(xí)例1同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知（1）帶電

5、粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？（2）這些速度的大小關(guān)系為       （3）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為      4、質(zhì)譜儀首先請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過(guò)程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理五、總結(jié)、擴(kuò)展本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的情況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得出粒子運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式最后我們討論了它的一個(gè)具體應(yīng)用質(zhì)譜儀但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)六、布置作業(yè)