出的电子射线带负电,在不受外力作用情况下直线向前(演示步骤一)当我们打开电磁铁上的开关,给运动空间加上某一方向的磁场时(不告诉学生确切的方向),让学生观察现象并总结:射线沿圆周曲线运动步骤二:几种特殊情况举例让学生分析:在匀强磁场作用下①带电粒子沿磁场方向飞入②带电粒子沿磁场反方向飞入
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f③带电粒子沿垂直磁场方向飞入引导学生分析出在①②情况下带电粒子所受洛伦兹力为零③先让学生分析带电粒子可能受的力,然后引导学生计算并推导出对于电子这样的单个电荷而言,它在垂直磁场方向运动时受的洛伦兹力远大于所受重力,因此重力可以忽略不计再让学生分析带电粒子恰好垂直磁场方向飞入磁场时,所受洛伦兹力最大,且其方向时刻与速度方向垂直,在这样的力作用下,推导出电荷会做匀速圆周运动,向心力由洛伦兹力提供步骤三:
由步骤二推导出的洛伦兹力提供向心力的结论写出
让学生自主推导出运动电荷在洛伦兹力作用下作匀速圆周运动时的运动半径让学生把书本翻回到118页,快速阅读并复习什么是电子的比荷,其表达式如何,再让学生思考,如果不是电子,而是一个带电量为的电荷,其比荷表达式又如何①让学生来说明运动半径在其余量保持不变的情况下与电荷的比荷之间的关系②让学生观察运动半径的表达式中右式的分子,引导学生将动量表达式转换成动能表
达方式
,引导学生写出运动半径另一种表达方式
设问二:电子与质子以相同的垂直磁场的方向飞入匀强磁场,有什么异同点?
③引导学生回忆匀速圆周运动中运动周期与运动速度的关系式
,将
代
入可得
从周期公式中观察并与半径公式比较,由教师主导总结:与无关
让学生由类似①的方式分析与运动电荷的比荷之间的比例关系,再由教师主导学生
分析,荷质比相同的不同电荷飞入同一匀强磁场,其运动周期相同让学生回到①同样分析,如果以相同速度飞入磁场的两个荷质比相同的不同电荷其运动半径也相同
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f设问三:如果是同位素如氕()、氘()、氚()以相同的速度垂直匀强磁场的方向飞入呢?步骤四:
引导学生分析出氕()、氘()、氚()的运动半径不一样如果有一种仪器能够利用这一原理把几种同位素从同一入口飞入,从不同入口飞出的话,就检测出某一束粒子中是否含有同位素了,如果有,若能准确测量出每一种同位素的运动半径,就能够准确测定同位素的原子量了,利用这一原理制造出的一种仪器叫做质谱仪,它的原理图见书181页图1527引导学生自主学习并推r