带电粒子在磁场中的运动-材料分解优秀PPT.ppt

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1、磁磁 场场 章章 节节2005绍兴县高二物理备课会议沟通材料绍兴县高二物理备课会议沟通材料一、教 材 分 析 n（一）教材的地位n 本章是电磁学基础学问的重要部分。全章建立了磁场的概念，阐明白描述磁场的基本物理量，探讨了磁场对电流及运动电荷的作用规律，揭示了磁现象的电本质。这些都是进一步学习电磁感应、交变电流、电磁振荡与电磁波、原子物理等后继课程所不行缺少的重要基础，应引起充分的重视。（二）教材的结构 本章可分为四个单元：第一单元：第一节，在复习初中内容的基础上，讲解并描述永磁体的磁现象、磁感线及电流的磁场。其次单元：其次、三两节，在探讨磁场对通电导线的安培力大小的基础上引入磁感应强度的概念，

2、明确了安培力的方向及电流表的工作原理。第三单元：第四、五、六三节，探讨了磁场对运动电荷的作用，确立了洛伦兹力的大小和方向，阐明白带电粒子在匀强磁场中的运动规律，介绍了质谱仪和回旋加速器的工作原理。第四单元：第七节，介绍了安培分子电流假说、磁性材料及其应用（三）目标与要求 n1正确理解磁感应强度的概念和磁感线的概念。n2驾驭磁场对通电导线的作用力-安培力。n3知道磁电式仪表的工作原理。n4驾驭磁场对运动电荷的作用力-洛伦兹力。n5驾驭带电粒子在匀强电场中做圆周运动的规律。n 6理解回旋加速器的工作原理。（四）重点和难点n 本章中的永磁体的磁现象、电流的磁场、磁场对电流的作用等内容，在初中物理中已

3、经初步学过，但本章教材不是初中教材的简洁重复，而是在初中对磁现象的描述和定性地探讨磁场对电流的作用规律的基础上，提高到定量地探讨磁场的特性、磁场对电流和运动电荷的作用规律以及相识磁现象的本质。在本章教学中要突出这种由现象到本质、由定性到定量的相识上的飞跃。因此，本章教材的重点是：描述磁场特性的基本物理量-磁感应强度，表达磁场对电流和运动电荷作用规律的基本公式和基本定则-安培力公式、洛伦兹力公式和左手定则。上述重点内容对初学者来说都有确定难度，其中尤其是对磁感应强度的定义、洛伦兹力公式的导出、带电粒子在匀强磁场中的运动以及带电粒子在复合场中运动问题的分析方法等等，学生往往不能正确理解和驾驭，是教

4、学中的难点，在教学中要特别留意探讨问题的逻辑和思想方法。二、教 法 研 究n本章教材的中心是探讨磁场的特性及有关的规律，因此磁感应强度B是本章的中心概念。教学时，首先探讨磁场的形象化描述，引出磁感线的概念，然后在探讨磁场对通电导线作用力-安培力大小的基础上，给出磁感应强度B的概念，再依次探讨磁场对电流和运动电荷的作用力的规律及其在实际中的各种应用。这样围围着磁感应强度B这个中心概念，形成了本章的基本框架。（一）关于磁感应强度的引入 n可以依据磁场对通电导线作用来定义 n也可以依据磁场对运动电荷的作用来定义 n还可以依据对通电线圈的作用来定义等 n中学教材通常都是依据磁场对通电导线的作用来定义的

5、,它和电场中定义电场强度E一样，都是通过比值来定义的。这里想就物理量的定义问题，做较为深化的说明。一个物理量的定义要符合两个要求：n定义所确定的物理量的量值能定量地表征事物的物理性质或特征；n定义本身符合事物的客观实际，即从定义得到的量值受该事物所制约。n例如关于磁感应强度的定义，在试验中我们看到：垂直放入磁场中的通电导线受到的磁场力的大小F跟通过的电流I和导线的长度l成正比，即F跟乘积Il成正比，比值 跟乘积Il无关，是一个恒量；将通电导线放在磁场中不同的地方，这个比值一般是不同的，可见比值 能反映磁场的一种性质。反映出磁场的什么性质呢？我们分析一下这个比值的大小意味着什么。比值 在数值上等

6、于垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力的大小，这个比值越大，说明垂直放入磁场中的通以单位电流的单位长度的导体所受的磁场力就越大，因此，它能够定量地反映出磁场的强弱，我们就用它来定义一个描述磁场强弱的物理量-磁感应强度。而这个定义本身又符合客观实际，即定义的量值为磁场本身的性质所制约。（二）要使学生明确，有关判定方向的定则，都是人为规定的 n在物理学中，为了判定某个物理量的方向，常接受一些简洁易行的方法。这些方法，（即所谓的定则）在磁场及电磁感应的教学中，有着广泛的应用，并构成相关教学内容必不行少的组成部分。教学中应留意以下几点：n同一物理量方向的判定方法可以是多种的；运用某

7、确定则时，要对相关物理量作已知、未知的区分，老师要有意识地变更由某确定则所联系的几个物理量的已知、未知状况，让学生比较娴熟和敏捷地应用这确定则。例如本章的安培定则和左手定则即是如此。顺便说明一下，在进行安培定则右手握螺线管的教学时，要在复习初中内容的基础上上升到磁感线的高度，同时要使学生会识别直线电流、环形电流和通电螺线管三种常见磁场的磁感线的立体图及纵、横截面图并驾驭其画法。（三）要突出磁场对电流的作用力这一教学重点 n磁场对电流的作用力在教材中起着承上启下的作用，是本章的一个教学重点。这是因为它不仅是探讨磁场性质的动身点，而且又是探讨磁电式电表的工作原理及洛伦兹力的基础。在教学中要留意以下

8、几点：要留意磁感应强度的定义式 与安培力公式 的区分。n公式 是据给定磁场中的给定点上的检验电流（电流元）的受力状况，确定这一位置的磁场的性质，它对任何磁场中的任何点都是适用的；而公式 是在已知磁场性质的基础上，确定在给定位置上给定的一小段通电直导线的受力状况，中学阶段，它只适用于匀强磁场。老师应给学生指出，物理公式在作数学的等价变形时，其物理意义和适用范围都将发生变更，这是运用数学解决物理问题时要引起留意而又常被学生所忽视的问题。要留意安培力公式 与洛伦兹力公式 的联系。n老师在此也可以结合电流、电量、速度、位移学问对这两个公式中的各个物理量的相互联系作些粗略地说明 要使推理分析与试验视察协

9、调协作 n在完成了宏观的安培力教学之后，如何引入并进行微观的洛伦兹力的教学，可以有两种方法：第一种方法是由分析推理到试验验证，即在对安培力公式 进行逐量分析并微观说明之后，导出洛伦兹力公式，然后再通过阴极射线束在磁场中的偏转得以验证；其次种方法是由试验视察到分析论证，正好和第一种方法相反。方法一由宏观到微观，教学内容的联系比较自然；方法二由现象到本质，教学过程比较生动。两者都易于激起学生学习的爱好，有利于培育学生的视察、分析实力，符合人的相识规律，因此很难区分孰优孰劣，老师可以在教学中酌情选用。n目前的中学教材是依据磁场对电流有作用力和电流是电荷的定向运动提出假设：磁场对运动电荷有作用力，再通

10、过试验验证得出存在洛伦兹力的结论。“假设试验验证”体现了科学的思维方法，要让学生体会借助试验证明洛伦兹力存在是特别重要的一步。因此，要留意讲清晰试验原理：电子束的产生荧光屏上的径迹磁场对电子束的作用。要让学生留意视察电子束是否偏转。（四）关于洛伦兹力的方向 n教材干脆指出洛伦兹力方向仍用左手定则判定，但强调要留意正电荷运动方向与电流方向相同，负电荷运动方向与电流方向相反。教学实践表明，学生在初用左手定则时简洁犯一个错误：把四指指向电荷的运动方向而忘了区分电荷的正负。在教学中要特殊强调左手定则中四指的指向是指电流的方向，对负电荷确定要留意其运动方向与电流方向相反。阴极射线管试验中电子束的偏转方向

11、与电子束运动方向、磁场方向间的关系是验证左手定则很好的例子，可让学生用左手定则判定后再演示试验现象作为验证。（五）关于带电粒子在匀强磁场中的运动 n带电粒子在匀强磁场中的运动是本章的又一重点，也是教学中的难点所在。这是洛伦兹力的应用问题，它与平面几何有亲密的联系，建议在教学中，除了让学生深化理解轨道半径和周期的基本规律外，还必需特殊留意让学生驾驭确定轨道圆心的基本方法以及速度偏向 角、回旋角 和弦切角 的定量关系。高考要求高考要求考向指南考向指南1、洛仑磁力、洛仑磁力 2、带电粒子在磁场中的圆、带电粒子在磁场中的圆周运动周运动 3、带电粒子在复合场中的、带电粒子在复合场中的运动运动 4、质谱仪

12、、回旋加速器、质谱仪、回旋加速器 1、本考点一般考查带、本考点一般考查带电粒子受包括洛仑磁力电粒子受包括洛仑磁力在内的多个力作用时复在内的多个力作用时复杂综合性力学问题；杂综合性力学问题；2、高考中以大计算题、高考中以大计算题出现；出现；3、近、近5年高考重现率为年高考重现率为100%。n在洛伦兹力作用下，一个作匀速圆周运动的粒子，不论沿顺时针方向还是逆时针方向，从A点运动到B点，均具有三个重要特征：轨道圆心O总是位于A、B两点洛伦兹力f作用线的交点上或AB弦的中垂线 与A、B两点中任一点洛伦兹力f作用线的交点；粒子的速度偏向角 等于回旋角，并等于AB弦与切线的夹角（弦切角）的两倍，即；相对的

13、弦切角 相等，与相邻的弦切角 互补。画轨迹、找圆心、求半径 n“画轨迹”通常有三种状况：已知偏向角，依据弦切角相等，临界状况画相切；n“找圆心”则依据上述介绍的第一条特征来找；n求半径这一步应当得出两个结果，一是依据物理规律，即依据洛伦兹力供应向心力来求，另一是依据几何特征来求。抓一式，求十量 n抓住洛伦兹力供应向心力这个式子，求出线速度角速度回旋半径回旋周期回旋频率比荷动量动能洛伦兹力的功（洛伦兹力永不做功）洛伦兹力的冲量。n 三、带电粒子在有界磁场中做圆周运动的分析方法三、带电粒子在有界磁场中做圆周运动的分析方法（六）关于洛伦兹力在科技中的应用 n质谱仪，磁流体发电（学生应理解其工作原理，

14、会计算电动势和发电通道两端的压强差），速度选择器，回旋加速器（留意带电粒子的运动轨迹不等间距），磁偏转（包括汤姆逊测定电子比荷的试验和电视机显像管的行、场磁偏转等，老师要留意显像管的行、场磁偏转的不同），磁聚焦（在中学可作为拓展性介绍），霍尔效应，测定导电液体的电阻（该装置可作为磁强计），电磁泵，电磁流量计（既可以放在本章探讨，也可以到电磁感应部分再探讨，但假如从微观机制上说，最好放在本章来探讨）等。（七）关于带电体在复合场中的运动 n是中学物理教学中的难点，难就难在既要全面、精确地分析带电体所受各个力的大小和方向，又要驾驭带电体所受的各个力的特点。n如洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，永不做功

15、；电场力、重力做功与路径无关等。n敏捷地运用各种力学规律如平衡条件、牛顿运动定律、动量守恒定律、功能关系等。n还要有确定的三维空间想象实力。（八）关于磁电式电表的工作原理 n由于力矩和力矩平衡作为选学内容，不作要求，因此在阐述磁电式电表的工作原理时，可以在复习初中杠杆平衡原理的基础上进行。（九）结合本章内容对学生进行物理学探讨方法的教化 n一是在磁感应强度概念引入时，教会学生如何完成对事物性质和属性的定量描述，这个方法在物理学的学习中常常出现；n再一个就是在关于洛伦兹力的教学时，要不失时机地对学生进行物理学探讨方法的教化。（十）关于课题探讨 n新大纲中涉及到本章的课题探讨是：阿尔法磁谱仪与反物质。请请 各各 位位 老老 师师 赐赐 教教!鉴湖中学