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人造卫星宇宙速度

德育目标
通过学习质谱仪的工作原理,让学生认识先进科技的发展,有助于培养学生对物理的学习兴趣.
教学重点
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。
教学难点
对半径、周期公式的定性理解。
教学方法
采用网络教学法、学生自由探索、讨论等综合教法进行。
教学用具
CAI课件(利用“仿真物理实验室”制作)。网络平台。
学生:1、匀强磁场。2、v垂直B。
问:此时带电粒子的受力有什么特点?
学生:粒子只受洛伦兹力作用,且洛伦兹力提供向心力。
(二)、轨道半径和周期公式
1、既然带电粒子垂直进入匀强磁场中是做匀速圆周运动,那么圆周的轨道半径和周期与哪些因素有关呢?请同学们通过课件进行探索,并把你探索的结果发表在公开讨论版上。
教师:是不是带电粒子在任样的运动?请同学们通过课件探索后回答。
学生进行操作。
师生共同总结:第一次电子做匀速直线运动。第二次电子做匀速圆周运动的原因。
从实验引入,用课件进一步研究。
学生利用课件探究后总结。
问:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件是什么?
课时安排
1课时
教学步骤
导入新课
问:什么叫洛伦兹力?其大小和方向怎样确定?
今天,我们要进一步探讨带电粒子在磁场中的运动规律。这些规律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。
教法解释
复习本节课前提知识,激发学生学习积极性。
新课教学
(一)、运动轨迹
演示:用洛伦兹力演示仪演示电子在有、无磁场环境中的运动轨迹。
“带电粒子在磁场中的运动质谱仪”简案
教材:《高级中学物理第二册》第十五章第五节
教学目标
知识目标
1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,做匀速圆周运动.
2、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.
3、知道质谱仪的工作原理.
能力目标
通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程,培养学生严密的逻辑推理能力.
(三)、质谱仪
1、例题
问:(1)粒子在S1区做什么运动?电场力做功如何计算?
(2)粒子在S2区做何种运动,在S2区做何种运动?
(3)粒子进入磁场时的速率?
(4)粒子在磁场中运动的轨道半径?
请同学们根据得出的半径公式判断一下三个粒子的轨道半径比。运行课件验证你的判断。并说明哪种颜色的粒子质量最大?
2、质谱仪
培养学生自学能力。
小结
通过本节课的学习,我们知道了:
1、当带电粒子垂直进入匀强磁场中时,粒子在洛伦磁力的作用下做匀速圆周运动。
2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径
周期
3、利用质谱仪可以测定带电粒子的质量。
问:如果测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径,能不能测得粒子的质量?
学生:可以。
我们据此可以制作出测量微小粒子质量的仪器——质谱仪。
请同学们阅读学习内容中的“质谱仪”部分,回答问题。
为下面推出周期、半径公式做准备。
学生探索,公开讨论。
将问题分步给出,降低学生思维的台阶。
先让学生计算再用课件验证,培养学生的推理能力。
学生进行操作。
2、师生共同总结与轨道半径r有关的因素:r与m、v成正比,与q成反比。
师生共同总结与周期T有关的因素:T与m成正比,与q成反比,与v无关。
3、师生共同总结半径、周期公式:
根据洛伦兹力提供向心力得方程:
qvB=mv2/r
由此解得轨道半径为:
将半径公式代入匀速圆周运动的周期公式,
解得轨道周期为:
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