《带电粒子在磁场中的运动 质谱仪》

    b.半径公式与周期公式     设问：带电粒子做匀速圆周运动时什么力作为向心力     学生答：F向=F洛=qvB     设问：向心力与速度、半径关系     学生答：F向=mv2/r     继续推导得出：qvB= mv2/r → r= mv/ qB，即半径公式，鼓励学生试着推导周期公式，结合前面已得的半径公式，学生不难得出T=2πm/qB，即周期公式。半径公式与周期公式的实际问题应用可设计下列几点讨论①质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的能量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？③在同一     磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？④同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？通过上述讨论可在加速学生对于两个公式应用的熟练掌握同时解决能量和动量在其中的应用关系。     c.质谱仪     先安排课本P155例题作为学生过渡性练习，再介绍例题中所示仪器即为质谱仪，分析其工作原理，再举一例：当氢的三种同位素氕、氘、氚以相同的速度进入同一匀强磁场，如图4，求它们的轨道半径比     以此例帮助学生加深对质谱仪原理和功用的认识。     4.反馈练习，巩固知识     为使学生所学知识具有稳定性，并使知识顺利迁移。本堂课安排两道习题进行巩固练习，课堂练习的的安排应遵循由易及难，循序渐进的的教学原则。例1，一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5s.已知匀强磁场的磁感应强度为0.8T，则该粒子的质量与其电量的比值为多少？     例2，     如下图所示，在正方形abcd范围内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子各以不同的速率，都从a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中速率为v1 的电子从c点沿bc射出，速率为v2的电子从d点沿cd方向射出。不计重力，两电子（   ）     （A）速率之比v1/v2=2     （B）在磁场中运行的周期之比T1/T2=1/2     （C）在磁场中运行的时间之比 t1/t2=1/2     （D）动量大小之比p1/p2=1     其中例1是对周期公式的简单应用，目的在于熟练运用相关知识，例2则是在此基础上更进一步，将较复杂的粒子偏转的平面几何知识与周期公式和半径公式相结合，使学生思维想纵深化发展。     5.总结与布置作业     总结本堂课三大重点，其过程可由学生自己操作，布置作业：课本第十六章练习四

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