云阳县凤鸣中学物理教研组朱文彬网址：http://www.yyfmzx.cn第1页2019-6-3015.5带电粒子在磁场中的运动质谱仪一、学习目标：1、知识与技能：①理解洛伦兹力对粒子不做功。②理解带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。③会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径及周期公式。④会运用带电粒子在匀强磁场中的运动规律分析问题解决问题。⑤知道质谱仪工作原理。2、过程与方法：①通过物理实验观察、推理逐步掌握研究物理问题的科学方法。②通过观察实验能进一步熟悉控制变量法。3、情感态度与价值观①从探究中获得积极的情感体验和认真、严谨的科学态度和科学精神。②了解并体会物理学在现代科学技术中的应用。二、教学重点：1、带电粒子垂直进入匀强磁场中运动的规律。2、半径和周期公式的应用。三、教学难点：带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的确定。四、教学器材：洛伦兹力演示仪自制带电粒子模具课件五、教学过程设计：（一）、复习引入师：上节课我们学了磁场对运动电荷的作用，那么什么叫洛伦兹力？其大小和方向如何确定?生：磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。当电荷在垂直于磁场方向上运动时，磁场对运动电荷的作用力的大小等于电荷的电量，速率跟磁感应强度的乘积。洛伦兹力的方向由左手定则判定。师：由左手定则可知，洛伦兹力总是与粒子的运动方向垂直，那么带电粒子还能做直线运动吗？为什么？生：不能，因为粒子受到的力与运动方向不共线。师：那么带电粒子在磁场中做怎样的运动？有怎样的运动规律？这就是我们这节课要深入研究的课题。板书：五带电粒子在磁场中运动质谱仪（二）新课教学云阳县凤鸣中学物理教研组朱文彬网址：http://www.yyfmzx.cn第2页2019-6-30师：我们知道，物体的运动规律取决于两个因素：一是物体的受力情况，二是物体具有的速度。因此，力和速度就是我们研究带电粒子在磁场中运动的出发点和基本点。严格说，带电粒子在磁场中还会受到重力作用，但在通常情况下，粒子受到的重力远小于洛伦兹力，所以若在问题中没有特别说明和暗示，粒子的重力是可以忽略不计的。在本节课出现的带电粒子重力均不计。因此，可认为带电粒子在磁场中只受到洛伦兹力的作用。现在我们探究这样一个问题：带电粒子射入匀强磁场时，它的初速度方向跟磁感应强度B的方向关系有几种情况？猜想分别有怎样的运动规律？生：当带电粒子的速度方向与磁场方向平行时，带电粒子不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动；当带电粒子的速度方向与磁场方向垂直时，带电粒子受到洛伦兹力作用，可能做匀速圆周运动。（也有可能回答做类平抛运动）师：带电粒子垂直射入匀强磁场，只受洛伦兹力作用到底做什么运动呢？这就是我们这节课要解决的第一个问题。1、运动轨迹（课件展示问题一）板书：1、运动轨迹v⊥B（匀强）①条件只受洛伦兹力师：现在同学们从洛伦兹力与速度的关系出发，运用已学过的运动学和动力学的知识，逐一地分析带电粒子的轨迹在哪个方位？速度如何变化？受力如何变化？轨迹是什么形状等问题，同桌可以互相讨论，等会请同学们回答。（学生分析同时展示动画课件）轨迹平面与磁场垂直因为带电粒子的初速度和所受洛伦兹力的方向都在跟磁场方向垂直的平面内，没有任何作用使粒子离开这个平面速度大小不变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，所以洛伦兹力的功率P＝Fvcos90等于0，所以洛伦兹力不对粒子做功，粒子的速度大小不变速度方向时刻改变因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，所以速度方向改变受力大小受力方向轨迹形状不变时刻改变圆因为速度大小不变，根据FqvB得洛伦兹力大小也不变因为速度方向改变，所以洛伦兹力方向也改变因为带电粒子受到一个大小不变，方向总与粒子运动方向垂直的力，因此带电粒子做匀速圆周运动，其向心力就是洛伦兹力师：通过大家的讨论分析得出的结果是带电粒子垂直射入匀强磁场应做匀速圆周运动，这个结果是否正确呢？我们利用实验来验证。（介绍实验仪器）中间的玻璃管是一种特制的电子射线管，下边是电子枪，电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹，前后两个圈是线...
