Урок № 66
Тема уроку: Дослідження треків заряджених частинок за готовими фотографіями
Мета уроку: проаналізувати треки заряджених частинок у магнітному полі, зробити ідентифікацію досліджуваної частинки за наслідками порівняння її треку з треком протона в камері Вільсона, вміщеної в магнітне поле.
Тип уроку: урок формування практичних знань, умінь,навичок
Методи та прийоми навчання: лабораторна робота

КМЗ уроку:мультимедійна система, віртуальна фізична лабораторія,фотографії треків заряджених частинок; аркуш прозорого паперу; лінійка з поділками

Хід уроку
І. Організаційний момент (перевірка наявності учнів на уроці, чергових, підготовки учнів до уроку)
II. Постановка навчальної проблеми
Щоб уміти "прочитати" фотографію треків частинок, необхідно знати:
1. За інших однакових умов, трек товстіший у тієї частинки, яка має більший заряд. Наприклад, при однакових швидкостях трек альфа-частинки товстіший, ніж трек протона і електрона.
2. Якщо частинки мають однакові заряди, то трек товстіший у тієї, яка має меншу швидкість, рухається повільніше. Звідси очевидно, що під кінець руху трек частинки товстіший, ніж на початку, оскільки швидкість частинки зменшується внаслідок втрати енергії на іонізацію атомів середовища.
3. Пробіг частинки залежить від її енергії і від густини середовища.
Для роботи використовують готові фотографії двох заряджених частинок(мал.1).
Трек 1належить протону, трек 2 – частинці, яку потрібно ідентифікувати. Лінії індукції магнітного поля перпендикулярні до площини фотографії. Початкові швидкості обох частинок однакові і перпендикулярні до краю фотографії.

Мал. 1 Мал. 2 Мал. 3
Ідентифікують невідому частинку, порівнюючи її питомий заряд з питомим зарядом протона. Заряд визначають у елементарних зарядах е , масу - в атомних одиницях маси. Це можна зробити, вимірявши і порівнявши радіуси треків частинок на початкових ділянках треків. Справді, для зарядженої частинки, яка рухається перпендикулярно до вектора індукції магнітного поля, можна записати:
. Тоді,
Оскільки швидкості, з якими частинки влітають в магнітне поле, однакові, то:
(1)
Радіус кривизни треку визначають так, як показано на мал.2: креслять дві хорди і в їх серединах ставлять перпендикуляри. На перетині перпендикулярів лежить центр кола; його радіус вимірюють лінійкою.

III. Інструктаж з техніки безпеки
При виконанні роботи будьте уважні й акуратні під час вимірювань
V. Короткі теоретичні відомості
Щоб уміти "прочитати" фотографію треків частинок, необхідно знати:
1. За інших однакових умов, трек товстіший у тієї частинки, яка має більший заряд. Наприклад, при однакових швидкостях трек альфа-частинки товстіший, ніж трек протона і електрона.
2. Якщо частинки мають однакові заряди, то трек товстіший у тієї, яка має меншу швидкість, рухається повільніше. Звідси очевидно, що під кінець руху трек частинки товстіший, ніж на початку, оскільки швидкість частинки зменшується внаслідок втрати енергії на іонізацію атомів середовища.
3. Пробіг частинки залежить від її енергії і від густини середовища.
Для роботи використовують готові фотографії двох заряджених частинок(мал.1).
Трек 1належить протону, трек 2 – частинці, яку потрібно ідентифікувати. Лінії індукції магнітного поля перпендикулярні до площини фотографії. Початкові швидкості обох частинок однакові і перпендикулярні до краю фотографії.

Мал. 1 Мал. 2 Мал. 3
Ідентифікують невідому частинку, порівнюючи її питомий заряд з питомим зарядом протона. Заряд визначають у елементарних зарядах е , масу - в атомних одиницях маси. Це можна зробити, вимірявши і порівнявши радіуси треків частинок на початкових ділянках треків. Справді, для зарядженої частинки, яка рухається перпендикулярно до вектора індукції магнітного поля, можна записати:
. Тоді,
Оскільки швидкості, з якими частинки влітають в магнітне поле, однакові, то:
(1)
Радіус кривизни треку визначають так, як показано на мал.2: креслять дві хорди і в їх серединах ставлять перпендикуляри. На перетині перпендикулярів лежить центр кола; його радіус вимірюють лінійкою.
V. Виконання практичної частини
1. Виміряйте радіуси кривизни треків частинок, на їх початкових ділянках (рис.
2. Обчисліть питомі заряди протона ( q1=e, m1=1а.о.м.) і частинки за формулою

3. Обчисліть масу частинки за формулою для таких її значень заряду: q2=2e; q2=3e; q2=4e.
4. Ідентифікуйте частинку за наслідками дослідження. Результати вимірювань та обчислень занесіть до таблиці.
№ п/п Назва частинки Радіус
кривизни треку
R, cм. Питомий заряд

Маса
частинки
m2 ,а.о.м.
1 Протон -
2

1.
2.

;

?

?
VI. Контрольні питання
• Що відбувається з зарядженою частинкою, яка влітає в магнітне поле?
• Яка сила змушує заряджену частинку викривляти траєкторію свого руху?
• Що називають питомим зарядом частинки?
• Яку інформацію можна отримати за допомогою фотографії трека зарядженої частинки?
• Яке призначення камери Вільсона?
• Що називають треком зарядженої частинки?
• Опишіть механізм утворення трека зарядженої частинки в камері Вільсона.
• Сформулюйте правило, за яким можна визначити напрямок сили, що діє на заряджену частинку, яка рухається у магнітному полі?
VII. Підбиття підсумків уроку
VIII. Домашнє завдання: пов. § 89-91

Предмети: Фізика

Класи: 11 клас