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文档简介
《带电粒子在匀强磁场中的运动》教学建议本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用,教材采用了先实验探究,再理论分析与推导的顺序。带着实验得到的感性材料,再用学过的知识进行理论分析,从理论的高度推导出实验现象的必然性。这样先实验观察再理论论证比较符合一般的认知过程,降低了学习的难度。当然,如果学生的整体水平比较高,需要高强度的思维训练,也可以采用先理论分析,再实验验证的顺序。不管采用怎样的顺序,都应该使学生既有丰富的感性材料,又有清晰的理论依据,让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会,并且在学习过程中尝到成功的喜悦。作为带电粒子在匀强磁场中运动的知识在现代科学技术中广泛应用的实例,质谱仪和回旋加速器也是本节的重要内容,可以培养学生综合运用力学知识和电学知识的能力。理解电子垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动是学习的难点。教学时可以让学生分组讨论,通过合作学习、教师梳理,可以明确以下几点:①洛伦兹力总是垂直于带电粒子的速度方向,洛伦兹力对带电粒子不做功,带电粒子的动能不变。②洛伦兹力大小不变且方向始终与带电粒子运动方向垂直,刚好提供了带电粒子做圆周运动所需的向心力,即qvB=。③根据洛伦兹力作为向心力推导出带电粒子的半径和周期表达式,讨论r、T与哪些因素有关,并与实验现象相比较,让学生注意到粒子的运动周期与它的速度无关。教科书通过一个例题的形式介绍了质谱仪,应用静电力做功、动能定理和洛伦兹力等知识,学生不难得到带电粒子在匀强磁场中运动的半径表达式。值得重点介绍的是质谱仪的用途,它可以精确测定粒子的比荷,分析同位素,测定带电粒子的质量,也可以介绍测定粒子的比荷。教科书首先提出“打开”原子核需要高能“炮弹”,并指出加速器就是制造高能“炮弹”的“工厂”。引入回旋加速器的思路应该十分清晰:①可以利用静电力对带电粒子做功增加粒子的能量,ΔEk=qU,电压越高,粒子增加的能量越大。遇到的困难是技术上不能产生过高的电压。②解决上述困难的一个途径是进行多级(次)加速,这就是直线加速器,遇到的困难是加速设备很长。③解决上述困难的一个途径是把加速电场“卷起来”,利用磁场改变带电粒子的运动轨迹,让粒子“转圈圈”式地多级(次)加速,这就引入了回旋加速器。④介绍回旋加速器的主要装置和原理:粒子每次经过磁场时必须被加速,所以粒子运动半个周期,电源必须改变方向。“思考与讨论”栏
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