一、复习提问
1、
提问
提问
带电粒子垂直进入某一匀强磁场，其受力情况如何?运动轨
迹如何?
2、带电粒子在磁场中作匀速圆周运动，其轨道半径、周期分别
由什么来决定?
二、引入新课
带电粒子在磁场中的运动有哪些应用呢?若空间同时存在电场与
磁场，带电粒子的运动又会受到什么影响呢?
三、讲授新课
（一）、荷质比的测定、质谱仪
1、
板书
荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带电粒子
的基本参量。
板书
2、确定荷质比的意义：
在电场和磁场中，带电粒子受到的力与电量成正比，得到的加速度
与粒子的质量成反比，因而粒子的运动情况依赖于粒子的荷质比。这样
，我们确定了粒子的荷质比，就可研究带电粒子在电场和磁场中的运动
情况;反之由粒子的运动情况也可求出粒子的荷质比。
多媒体展现
S1
A
S2
S3
A
D
U
B
3、测定荷质比的装置：
A：电离室
S1—S2：加速电场
S2—S3：速度选择器
B：匀强磁场
D：照相底片
多媒体摸拟动态过程并讲解、板书
1)、粒子进入电离室，电离成正负离子;
2)、正离子由孔飘出，从缝S1进入加速电场，设加速电场两极
板间的电势差是U，粒子所带的电量是q，粒子进入缝S1时速度很小，
几乎为零，由动能定理可知，粒子离开加速电场从孔S2出来所获得
的动能是mv2/2=qU----------------------------------(1)
3)、粒子以速度v由小孔S3进入匀强磁场作匀速圆周运动
,mv2/r=Bqv---------------------------------------(2)
由(1)和(2)式得：q/m=2U/B2r2
上式右方的各物理量都可以由实验测出来。即微观量的大小可以通
过宏观量的测定而得到的。
板书
4、电子就是通过测定荷质比而被发现的。
5、测定荷质比的装置――质谱仪(最初由汤姆生发现的)。
6、质谱线：从离子源中射出的带电粒子的电量相同，而质量有微
小差别，由公式q/m=2U/B2r2，它们进入磁场后将沿不同的半径做圆周
运动，打在照相底片的不同位置，在底片上形成若干谱线条的细条，叫
质谱线。得用质谱线可以准确地测出各种同位素的原子量。
板书
（二）、速度选择器
多媒体摸拟动态过程并讲解
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
S3
S2
1、原理示意图 离子从小孔S1飘出来时速度并不相
同，因此经加速电场加速后，从缝S3进
入匀强磁场中速度也不同，这对实验有
一定的影响。于是人们在缝S2和缝S3
之间加一速度选择器。其中D1和D2是
板书
两个平行金属板，分别连电源的两极上，
其间有一定的电场强度E，同时在这空间加有垂直电场方向的磁场，
磁感应强度为B。不同速率的粒子进入混合场，运动轨迹不同。
2、原理：
www.kmf8.com
若Bqv>Eq，粒子向右偏转;
f=Bqv
F=Eq
若Bqv
若Bqv=Eq，粒子由缝S3射出
根据：Bqv=Eq
则：V=E/B
3、讨论：
提问，学生讨论
1)、若带电粒子带负电，会不会影响速度选择器对速度的选择?
若把磁场或电场反向，会不会影响速度选择器对速度的选择?
若把磁场和电场同时反向，会不会影响速度选择器对速度的
S1
A
S2
S3
A
D
U
B
S1
A
S2
S3
A
D
U
B
×
×
×
×
选择?
多媒体摸拟动态过程并讲解
2)、 质谱仪主要是用来研究
同位素的粒子的质量为m，
电量为q，加速电压为U,速
度选择器内电场为E，磁感应
强度为B’，匀强磁场的磁感
应强度为B，粒子射到了照
相底片上，使底片感受光，设底片感光 处距S3的距离为x，试证
明x=qBB’x/2E.
板书
(三)、回旋加速器
1、不是利用高压电源使粒子一次性得到巨大的速度，而是利
用电压较低的高频电源，使粒子每隔一定的时间受到一次加速，经
过多次加速后达到巨大速度。
2、回旋加速器的主要构造
多媒体摸拟动态过程
多媒体摸拟动态过程
回旋加速器的核心部分是两个D形的金属扁盒，这两个D形盒
就象是沿着直径把一个圆形的金属扁盒切成两半，两个D形盒之间
留一个窄缝，在中心附近放有粒子源。D形盒装在真空容器中，整
个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D形盒的底面。
两个D形盒分别接在频率为的高频电源的两极上，就在D形盒的窄
缝之间造成交变电场，这样粒子源发出的带电粒子就不断加速。带电
粒子在D形盒内沿螺旋线逐渐趋于盒的边缘，达到一定的速率后，
用特殊装置把它们引出。
3、工作原理
1)
多媒体摸拟动态过程，并分过程、一步一步讨论
A0处放一粒子源，带正电的粒子以某一速率v0垂直进入匀
强磁场，在磁场中作匀速圆周运动，经过T/2，沿圆弧A0A1到达A1。
2)
A4
A4’
v4
A0
v3
v1
A1
A2
A3
A3’
A1’
A2’
v0
v2
A5
v5
A5’
- 带电粒子在电场和磁场中运动的应用教案
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