任婷一种带电粒子在复合场中运动轨迹再现的演示平台最终.docxVIP

物理科学与技术学院首届“尚学杯”学术科技文化节之学术科技作品比赛 科技制作发明作品意向书项 目 名 称： 一种带电粒子在复合场中运动轨迹再现的演示平台 申 请 者： 任婷 宋昱儒 黄睿 联 系 电 话： 电 子 信 箱： 972302930@ 西南大学物理科学与技术学院2016年5月12日 一、基本情况1．项目情况项目名称一种模拟带电粒子在复合场中运动的演示平台项目来源■ 自主立题 □ 教师指导选题起止时间自2016年1月 至2016年9月项目实施时间2．项目组织者情况姓名任婷性别女民族汉学院物理科学与技术学院专业物理学年级2015级3．项目组成员情况姓名性别年级分工签字任婷女2015级总负责宋昱儒男2015级思路开发与理论分析黄睿男2015级装置制作4．指导教师情况姓名职称专业E-mail学院电话签字二、立题依据1．选题目的与研究意义： 教具是教师教学时用来辅助讲解的工具．是教育教学的重要辅助手段。恰当地使用相应的教具，可以将教学内容化难为易，变抽象为形象，能加深学生的直观印象，起到事半功倍的教学效果．对促进课程改革，推行新的教育教学理念，提高师生教育教学水平都具有着重要意义。 带电粒子在电场、磁场、复合场中的偏转实验是物理教学中的一大重难点，带电粒子在场中的偏转在学生印象中是一个抽象的问题，他看不见，摸不着，难以理解。 因此，能够准确模拟出带电粒子的偏转显得十分重要。2.国内外研究现状：国内现有部分带电粒子运动演示的教具，但因带电粒子的局限性，其普遍存在诸多问题：由于带电粒子其本身的体积较小，难以直观演示，使得教具体积较小，学生难以直观感受。由于匀强电场、磁场产生存在困难，其普遍会有一系列的问题。由于高压的危险性，其普遍将真实电场，改变为利用静电场进行实验。造成并不是模拟真实情况的粒子偏转。3.主要参考文献：三、制作方案1．制作内容与技术路线（方案）（另附清晰图在后面）现有条件：提供低真空条件的真空钟罩将示波器融入真空钟罩中（主要是阴极射线管、平行板、偏转电场、荧光屏）等部分简化到我们现有的装置中。最最关键的是本装置实现了粒子运动轨迹的模拟再现。这是因为从理论上讲，已知u1、u2、d、r（h）可知粒子在偏转电场中类平抛运动在真空中匀速直线运动，假如r（h）与理论值符合，那么运动轨迹也应该是理论上的在偏转电场中类平抛运动在真空中匀速直线运动，也就是说，通过测量u1、u2、d、r（h）理论上可以再现粒子的运动轨迹。 而现在，随着计算机发展，已经可以输入信号源，计算机处理。可以在电脑中做出某些运动曲线。本装置外接一个带电粒子位置感应仪。做出的效果是电脑可以拟合一个粒子运动过程。主要类似于运动过程的视频回放，在电脑上。对应粒子的位置、U、竖直偏转位移等物理量（类似于物理仿真平台的轨迹呈现的效果，也说明本思路是可行的）2．制作目标和创新：制作出能模拟真实电场状态下的带电粒子的偏转现象。制作的教具体积现象是，可以供全班同学体验。通过电脑的数据转换，电脑拟合的图像能够直观的展示带电粒子在电场中的偏转现象。可改变加速电压、偏转电场，定量测出粒子打在荧光屏的数据。通过理论分析计算值与实际偏转粒子打在荧光屏的位置，验证带电带粒子在电场中运动。同时，电脑根据数据，拟合出粒子的运动轨迹，更能直观呈现这一运动个过程，也可更好解释；粒子的运动。3．预期结果和形式：通过测量u1、u2、d、r（h）电脑可以再现粒子的在电场中的运动轨迹。4．制作进度安排：前期：收集材料，找到以往的教具，分析其优点与不足。中期：结合所学的电场、磁场的有关知识，找的合适的使得可以达到预期目的的电场和磁场，进行理论推导与检验。后期：寻找相关材料制作教具，寻找问题，进行改进，总结升级，申请专利。5．现有基础： 对物理学电磁学有关知识有一定量的准备，实验时多次进行示波器，粒子偏转实验，对理论有深刻的理解，但应增加理论性的学习，增强对知识的理解与运用，实现对知识的融会贯通。3