带电粒子在匀强磁场中的运动说课优秀课件.ppt

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1、带电粒子在匀强磁场中的运动说课第1页，本讲稿共36页 2.重点与难点6.教学过程设计5.教法和学法分析 4.教学目标分析3.学生情况分析说课内容1.教材的地位及作用第2页，本讲稿共36页1.教材的地位和作用教材的地位和作用 本节内容是高中物理选修本节内容是高中物理选修3-1第三章第三章第六节的内容，介绍带电粒子在磁场中的第六节的内容，介绍带电粒子在磁场中的运动，其实是第五节洛伦兹力的应用。质运动，其实是第五节洛伦兹力的应用。质谱仪和回旋加速器的介绍，是带电粒子在谱仪和回旋加速器的介绍，是带电粒子在匀强磁场中运动的知识在现代科技中应用匀强磁场中运动的知识在现代科技中应用的实例，通过本节课的学习既

2、可巩固前面的实例，通过本节课的学习既可巩固前面的知识，培养学生综合运用力学知识和电的知识，培养学生综合运用力学知识和电学知识的能力，又体现了学以致用的精神，学知识的能力，又体现了学以致用的精神，激发学生现身科技的热情。激发学生现身科技的热情。第3页，本讲稿共36页2.重点及难点重点及难点 本节采用了先试验探究，再理论分析与推本节采用了先试验探究，再理论分析与推导的顺序，带着试验得到的感性材料，再用学导的顺序，带着试验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，从理论的高度推导出过的知识进行理论分析，从理论的高度推导出试验现象的必然性。所以理论分析带电粒子沿试验现象的必然性。所以理论分析带电粒子

3、沿着与磁场方向垂直的方向进入匀强磁场必将做着与磁场方向垂直的方向进入匀强磁场必将做匀速圆周运动，并推导圆周运动的半径和周期匀速圆周运动，并推导圆周运动的半径和周期公式是本节的重点。质谱仪和回旋加速器的原公式是本节的重点。质谱仪和回旋加速器的原理是本节的难点。理是本节的难点。第4页，本讲稿共36页3.学生情况分析学生情况分析 世界上没有完全相同的两片树叶，设计教世界上没有完全相同的两片树叶，设计教学离不开对学生情况的精确把握。学离不开对学生情况的精确把握。我所教的几个班的学生物理基础相对薄弱，我所教的几个班的学生物理基础相对薄弱，数学功底也有欠缺，逻辑思维能力也不强。不数学功底也有欠缺，逻辑思维

4、能力也不强。不过，我所教几个班的学生在物理课堂上思维活过，我所教几个班的学生在物理课堂上思维活跃，特别对物理规律和生活实际的联系比较感跃，特别对物理规律和生活实际的联系比较感兴趣，这是在教学中发挥其主体作用的前提。兴趣，这是在教学中发挥其主体作用的前提。第5页，本讲稿共36页4.教学目标分析教学目标分析知识与技能知识与技能过程与方法过程与方法情感、态度情感、态度和和 价值观价值观第6页，本讲稿共36页4.教学目标分析教学目标分析知识与技能过程与方法情感、态度和 价值观)通过实验知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场会做圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和粒子入射速度的大小有关。2

5、)通过理论分析知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在匀强磁场中做匀速圆周运动，并能用学过的知识推导匀速圆周运动的半径和周期公式。3)能够用学过的知识分析，计算有关带电粒子在匀强磁场中受力运动的问题，了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。第7页，本讲稿共36页4.教学目标分析教学目标分析知识与技能过程与方法情感、态度和 价值观n 通过推理、判断带电粒子在匀强磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理、理论与实践相结合的能力。n 能从洛伦兹力提供向心力开始，推导出带电粒子匀速圆周运动的半径公式和周期公式，培养学生综合应用知识的能力。第8页，本讲稿共36页4.教学目标分析教学目标分析知识与

6、技能过程与方法情感、态度和 价值观n让学生体会物理研究的最终让学生体会物理研究的最终目的是应用于实践。目的是应用于实践。n新科技的发展有赖于物理学新科技的发展有赖于物理学的发展与应用。的发展与应用。第9页，本讲稿共36页5.教法和学法分析教法和学法分析说教法说教法说学法说学法第10页，本讲稿共36页说教法说教法 用情景激发兴趣。用情景激发兴趣。做好演示做好演示实验实验，创创造新奇的造新奇的电电学学现现象，使学生象，使学生产产生惊奇的感生惊奇的感觉觉，激激发发他他们们学学习习自然科学自然科学的的兴兴趣。趣。第11页，本讲稿共36页说教法说教法 用问题激发学习的热情用问题激发学习的热情。教学中依据

7、教学中依据试验现试验现象和概念象和概念的特点，生成一些有梯度，能提升的特点，生成一些有梯度，能提升思思维维强强度的度的问题问题，使学生切，使学生切实实做到做到独立思考，独立思考，师师生互生互动动，同伴交流，同伴交流，使学生使学生产产生学生学习习的的热热情。情。第12页，本讲稿共36页说教法说教法 用过程构建方法。用过程构建方法。先实验探究，再理论分析与推导的顺序。带先实验探究，再理论分析与推导的顺序。带着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，从理论的高度推导出实验现象的必然性，论分析，从理论的高度推导出实验现象的必然性，这样先实验观察再理论论

8、证比较符合一般的认知这样先实验观察再理论论证比较符合一般的认知过程，也降低了学习的难度。让学生在这一学习过程，也降低了学习的难度。让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中尝到成功的喜悦。并且在学习过程中尝到成功的喜悦。第13页，本讲稿共36页说学法说学法 本节课我主要采用了问题学习法本节课我主要采用了问题学习法和讨论学习法。重视学生的学习的主和讨论学习法。重视学生的学习的主动性，特别是运用讲授法时，用思考动性，特别是运用讲授法时，用思考培养技能，教学的每个细节，都让学培养技能，教学的每个细节，都让学生处于矛盾和问题

9、之中，避免学生进生处于矛盾和问题之中，避免学生进入被动学习状态，通过小组讨论，使入被动学习状态，通过小组讨论，使学生学会合作学习，乐于探究。学生学会合作学习，乐于探究。第14页，本讲稿共36页6.教学过程设计教学过程设计引入新课引入新课带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动质谱仪质谱仪回旋加速器回旋加速器第15页，本讲稿共36页引入新课引入新课 好的导入可以激发学生好的导入可以激发学生的求知欲望，更好的完成本的求知欲望，更好的完成本节课的教学。我通过视频动节课的教学。我通过视频动画，使学生带着好奇心进入画，使学生带着好奇心进入新课。新课。第16页，本讲稿共36页带电粒子在磁场中的

10、运动带电粒子在磁场中的运动 先介绍试验器材，用问题引先介绍试验器材，用问题引导学生思考，学生先利用所学的导学生思考，学生先利用所学的知识做出预测。知识做出预测。第17页，本讲稿共36页亥姆霍兹线圈电 子 枪磁场强弱选择挡加速电压选择挡第18页，本讲稿共36页带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动按如下的问题进行探究：按如下的问题进行探究：1)不加磁场时，电子束的经迹如何？不加磁场时，电子束的经迹如何？2)给励磁线圈通电，电子束在匀强磁场中给励磁线圈通电，电子束在匀强磁场中的经迹又如何？的经迹又如何？3)保持电子束入射的速度不变，改变磁场的保持电子束入射的速度不变，改变磁场的强弱，电子束的

11、经迹如何变化？强弱，电子束的经迹如何变化？4)保持磁场的强弱不变，改变电子束的入保持磁场的强弱不变，改变电子束的入射速度，电子束的经迹如何变化？射速度，电子束的经迹如何变化？第19页，本讲稿共36页带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动再用洛伦兹力演示仪实验逐一验证学生的预测或猜想。第20页，本讲稿共36页带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动 然后用洛伦兹力的知识和匀速圆周运动的知识对观察到的现象加以说明，并进一步推导半径和周期公式。在这个过程中，学生可以体会到成功的喜悦，有利于达成课堂教学中的情感目标，同时有利于培养学生理论联系实际的科学思维方法。第21页，本讲稿共36页 通过

12、威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹第22页，本讲稿共36页 通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹第23页，本讲稿共36页带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动 运用实物投影展示气泡室、云室中带电粒子在匀强磁场中运动经迹的照片，提出问题。通过对问题的分析与思考，让学生用刚刚学过的知识解决实际问题，一方面强化有意记忆，另一方面培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。第24页，本讲稿共36页 例题例题 一个质量为一个质量为m、电荷量为、电荷量为q的粒子，从容器下方的小的粒子，从容器下方的小孔孔S1飘入电势差为飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然的加速电场

13、，其初速度几乎为零，然后经过后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场中，最后打到照相底片场中，最后打到照相底片D上。上。v（1）求粒子进入磁场时的速率。）求粒子进入磁场时的速率。v（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。）求粒子在磁场中运动的轨道半径。第25页，本讲稿共36页2质谱仪质谱仪 课本通过一个例题的形式介绍了质谱课本通过一个例题的形式介绍了质谱仪，应用静电力做功，动能定理和洛伦兹仪，应用静电力做功，动能定理和洛伦兹力的知识，学生不难得到带电粒子在匀强力的知识，学生不难得到带电粒子在匀强磁场中运动的半径的表达式。这部分教学磁场中

14、运动的半径的表达式。这部分教学还要着重介绍质谱仪的用途和作用，介绍还要着重介绍质谱仪的用途和作用，介绍测定粒子的比荷在物理学发展中的重要作测定粒子的比荷在物理学发展中的重要作用，可以用质谱仪测定分析同位素，可以用，可以用质谱仪测定分析同位素，可以测定带电粒子的质量等。测定带电粒子的质量等。第26页，本讲稿共36页3回旋加速器回旋加速器 从怎样才能获得高能粒从怎样才能获得高能粒子这一问题引出粒子加速器子这一问题引出粒子加速器的问题。的问题。第27页，本讲稿共36页3回旋加速器回旋加速器 首先介绍直线加速器，介绍首先介绍直线加速器，介绍直线加速器在技术上和实际中遇直线加速器在技术上和实际中遇到的困

15、难到的困难。第28页，本讲稿共36页怎样才能得到能量很高的粒子呢怎样才能得到能量很高的粒子呢?（1）静电力做功：）静电力做功：Ek=qu 困难：技术上不能产困难：技术上不能产 生过高电压生过高电压（2）多级加速器）多级加速器 困难：加速设备长困难：加速设备长第29页，本讲稿共36页3回旋加速器回旋加速器 可利用磁场改变带电粒子的可利用磁场改变带电粒子的运动轨迹，让粒子转圈圈似得多级运动轨迹，让粒子转圈圈似得多级加速，这就要求老师先做足够的铺加速，这就要求老师先做足够的铺垫和引导，充分调动学生思维的积垫和引导，充分调动学生思维的积极性，再让学生进行联想和设计，极性，再让学生进行联想和设计，这就引

16、入了回旋加速器。这就引入了回旋加速器。第30页，本讲稿共36页回旋加速器 第31页，本讲稿共36页 1931年，加利福尼亚大学的劳 伦斯提出了一个卓越的思想，通 过磁场的作用迫使带电粒子沿着 磁极之间做螺旋线运动,把长长 的电极像卷尺那样卷起来，发明 了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋 回速器投入运行，它能将质子 加速到1Mev。1939年劳伦斯获诺贝尔 物理奖。第32页，本讲稿共36页2回旋加速器 第33页，本讲稿共36页回旋加速器回旋加速器两两D形盒中有形盒中有匀强磁场匀强磁场无电场，盒无电场，盒间缝隙有间缝隙有交变电场交变电场。电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。电场使粒子加速，磁场使粒子回旋。粒子回旋的周期不随半径粒子回旋的周期不随半径改变。改变。让电场方向变化的让电场方向变化的周期与粒子回旋的周期一周期与粒子回旋的周期一致致，从而保证粒子始终被，从而保证粒子始终被加速。加速。第34页，本讲稿共36页3回旋加速器回旋加速器 然后介绍回旋加速器的主要装置然后介绍回旋加速器的主要装置和原理，最后指出回旋加速器的局限和原理，最后指出回旋加速器的局限性。通过对加速器发展过程的了解，性。通过对加速器发展过程的了解，使学生认识到科学发展的艰辛与快乐。使学生认识到科学发展的艰辛与快乐。第35页，本讲稿共36页谢谢指导谢谢指导再见再见第36页，本讲稿共36页