第三中学高中物理带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计新人教版选修2.docx

精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -山东省郯城第三中学高中物理（人教版选修3-1 ）教学设计： 36带电粒子在匀强磁场中的运动一、教材分析本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求同学有很强的分析力和运动关系的才能，仍要求同学有肯定的平面几何的学问，在教学中要多给同学摸索的时间二、教学目标（一）学问与技能1、懂得洛伦兹力对粒子不做功。2、懂得带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。3、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，知道它们与哪些因素有关。4、明白回旋加速器的工作原理。（二）过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力 分析，敏捷解决有关磁场的问题。（三）情感、态度与价值观通过本节学问的学习，充分明白科技的庞大威力，体会科技的创新与应用历程。三、教学重点难点教学重点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹教学难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹四、学情分析本节教材的内容属于洛仑兹力学问的应用，采纳先试验探究，再理论分析与推导的方法。先试验观看再理论论证比较符合一般同学的认知过程，也可降低学习的难度。五、教学方法试验观看法、叙述法、分析推理法六、课前预备1、同学的预备：仔细预习课本及学案内容可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -2、老师的预备：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延长拓展学案七、课时支配：1 课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑问（二）情形引入、展现目标 提问：（ 1）什么是洛伦兹力？（2）带电粒子在磁场中是否肯定受洛伦兹力？（3）带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动了？（三）合作探究、精讲点播老师演示，同学观看试验，验证自己的猜测是否正确。试验现象： 在暗室中可以清晰的看到，在没有磁场作用时，电子的径迹是直线。在管外加上匀强磁场 （这个磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的），电子的径迹变弯曲成圆形。磁场越强，径迹的半径越小。电子的出射速度越大，径迹的半径越大。引导同学分析： 当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用，洛伦兹力只能转变速度的方向，不能转变速度的大小。因此， 洛伦兹力对粒子不做功，不能转变粒子的能量。洛伦兹力对带电粒子的作用正好起到了向心力的作用。所以，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运 动。摸索与争论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径r 和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -周期 T 为多大了？出示投影片，引导同学推导：一带电量为q，质量为 m ，速度为 v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，其半径 r 和周期 T 为多大？如下列图。v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结粒子做匀速圆周运动所需的向心力F=mr是由粒子所受的洛伦兹力供应的，所以可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结v2qvB=mr由此得出r = mvqB周期 T= 2 r代入式得T= 2 mvqB由式可知，粒子速度越大，轨迹半径越大。磁场越强，轨迹半径越小，这与演示试验观看的结果是一样的。由式可知，粒子运动的周期与粒子的速度大小无关。磁场越强，周期越短。介绍带电粒子在汽泡室运动的径迹照片，让同学明白物理学中争论带电粒子运动的方法。老师引导同学对结果进行争论，让同学明白有关质谱仪的学问。让同学明白质谱仪在科可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -学争论中的作用。2、回旋加速器引导同学阅读教材有关内容，明白各种加速器的进展历程，体会回旋加速器的优越性。课件演示，回旋加速器的工作原理，依据情形先由同学讲解后老师再总结。在讲解回旋加速器工作原理时应使同学明白下面两个问题：（ 1）在狭缝A A与 AA之 间，有方向不断做周期变化的电场，其作用是当粒子经过狭缝时，电源恰好供应正向电压，使粒子在电场中加速。狭缝的两侧是匀强磁场，其作用是当被加速后的粒子射入磁场后，做圆运动，经半个圆周又回到狭缝处，使之射入电场再次 加速。（ 2）粒子在磁场中做圆周运动的半径与速率成正比，随着每次加速，半径不断增大， 而粒子运动的周期与半径、速率无关，所以每隔相相同的时间（半个周期）回到狭缝处，只要电源以相同的周期变化其方向，就可使粒子每到狭缝处刚好得到正向电压而加速。当堂练习【例 1】一个负离子，质量为 m，电量大小为 q，以速率 v 垂直于屏 S 经过小孔 O射入存在着匀强磁场的真空室中， 如下列图。 磁感应强度 B的方向与离子的运动方向垂直， 并垂直于图中纸面对里。（ 1）求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。（ 2）假如离子进入磁场后经过时间t 到达位置P，证明：直线OP与离子入射方向之间可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的夹角 跟 t 的关系是qB t 。2m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结【例 2】如下列图，半径为r 的圆形空间内，存在着垂直于纸面对 里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力） ，从 A 点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B 点射出， AOB=120°，就该带电粒子在磁场中运动的时间为 A 2r /3 v0B 23 r/ 3v0C r /3 v0D3 r/ 3v0【例 3】电子自静止开头经M、N 板间（两板间的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -电压为 u）的电场加速后从A 点垂直于磁场边界射入宽度为d 的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P 偏离入射方向的距离为L，如下列图。求匀强磁场的磁感应强度。（已知电子的质量为 m，电量为e）（四）反思总结、当堂检测见学案（五）发导学案、布置作业完成 P108“问题与练习”第1、2、 5 题。书面完成第3、4 题。九、板书设计1、带电粒子在匀强磁场中的运动：当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。轨道半径r = mvqB周期T= 2 mqB2、回旋加速器十、教学反思本节课的重点是在让同学懂得带电粒子垂直进入匀强磁场后， 洛伦兹力总与速度垂直不做功的特点， 从受力分析得到运动方程， 从而得到半径和周期公式。 让同学自己分析探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周 运动，推导粒子运动的轨道半径和周期公式，与此同时培养同学的类比模型和转移模型的才能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载