高二物理（人教大纲版）第二册 第十五章 磁场 五、带电粒子在磁场中的运动、质谱仪(第一课时)VIP专享VIP免费

第五节带电粒子在磁场中的运动质谱仪●本节教材分析本节首先通过实验告诉学生，当带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动这一结论，然后试着让学生自己分析粒子为什么做匀速圆周运动.之后，可分以下几步进行引导：（1）帮助学生回忆有关的力学知识：根据粒子的初速度、初始位置和受力情况能够确定粒子的运动轨迹和速度变化等.（2）启发学生分析粒子受洛伦兹力的方向和速度的方向都在与磁感应强度方向垂直的平面内，故粒子总在这一平面内运动.（3）引导学生根据洛伦兹力总与速度方向垂直的特点，得出速度大小不变，方向在变.（4）根据质点做匀速圆周运动的条件，得出粒子做匀速圆周运动的结论.2.粒子运动的轨道半径和周期公式的推导，不但要用到洛伦兹力的知识，还要用到力学知识.在推导过程中，教材尽可能思路简明，突出公式间的物理联系，以期学生较好地理解这两个公式的物理意义.这两个公式也可以让学生自己推导，要求学生重在理解公式是如何导出的，不要死记公式.3.对物理公式的定性理解很重要，它不但有助于学生对公式的记忆.更重要的是，能够帮助学生理解相应的物理过程和物理规律.教学中要引导学生对半径公式和周期公式的定性理解.让学生根据学过的力学知识理解为什么轨道半径与粒子质量和粒子速度成正比，与粒子电荷量和磁感应强度成反比；为什么运动周期与粒子质量成正比，与粒子电荷量和磁感应强度成反比；为什么运动周期与粒子速度和轨道半径无关.●教学目标一、知识目标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感应强度的方向垂直时，粒子在匀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、周期公式，并会用它们解答有关问题.4.知道质谱仪的工作原理.二、能力目标1.通过讨论带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，培养学生的分析综合能力.2.通过推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，培养学生的理解能力和推理能力.三、德育目标通过讲述带电粒子在科技、生产与生活中的典型应用，培养学生热爱科学、致力于科学研究的价值观.●教学重点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来分析解决有关问题.●教学难点1.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件.2.对周期公式和半径公式的定性理解.●教学方法在教师指导下的启发式教学方法.●教学用具电子射线管、环形线圈、电源、投影仪、投影片、滑动变阻器.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］什么叫洛伦兹力？其大小和方向怎样确定？［生］磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力.当电荷在垂直于磁场的方向上运动时，磁场对运动电荷作用力的大小等于电荷的电荷量、速率跟磁感应强度的乘积.可用左手定则判断洛伦兹力的方向.［师］今天，我们要进一步探讨带电粒子在磁场中的运动规律.这不仅在理论上很重要，而且在高科技中有广泛的应用：高能粒子的加速；电子显微镜中的磁聚焦；微观粒子荷质比的测定等.我们将借助电子射线管有声有色地揭示我们所要学习的知识和规律.（板书课题）带电粒子在磁场中的运动质谱仪.二、新课教学1.运动轨迹［师］上节课中，同学们看到了电子射线管中的电子束在磁场中发生偏转的现象，下面请同学们进一步观察.［演示］首先简介课前调试好的一台JL834型洛伦兹力演示仪，接着演示电子射线管内的电子在匀强磁场中几种具有代表性的运动轨迹.请同学们注意观察各现象及相应的条件，并予以描述.［生甲］当电子的运动方向与磁场方向平行时，电子的运动轨迹是直线.［生乙］当电子的运动方向与磁场方向不平行也不垂直时，电子的运动轨迹是螺旋线.［生丙］当电子的运动方向与磁场方向垂直时，电子的运动轨迹是圆.［师］为什么在v⊥B的条件下，粒子的运动轨迹是圆形呢？电子做的是匀速圆周运动吗？请同学们试着用学过的运动学和动力学知识进行论证.［生甲］电子做的是匀速圆周运动.因为洛伦兹力总是跟粒子的运动方向垂直，对粒子不做功，根据动能定理粒子运动的速率不变，洛伦兹力只改变粒子的运动方向.这时洛伦兹力F=qvB大小不变，方向总与粒子的运动方向垂直且指...