2022年高中物理带电粒子在磁场中的运动教学设计2新人教版选修3

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高中物理 带电粒子在磁场中的运动教学设计2 新人教版选修3课 题带电粒子在磁场中的运动 新授课2课时教师韩力群职称中学一级学科物理单位新林一中高二组教 学 目 标（一）知识与技能①、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动②、会推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解决有关问题③、知道质谱仪的工作原理（二）过程与方法①、通过回忆洛伦兹力方向与观察演示课件——带电粒子轨迹特点相结合分析培养学生透过现象抓住内在本质联系的洞察能力 ②、通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑分析推理能力。（三）情感态度与价值观质谱仪将基本的带电粒子在磁场中运动规律直接推至科研最前沿——同位素的分析测定，让学生亲身体会到物理知识对于人类认识与改造世界过程中所起的巨大作用，有助于培养学生对物理的学习兴趣。（四）美育渗透点用《仿真物理实验室》软件演示粒子做各种运动的精美图像感染学生，提高学生对物理学图像形式美的审美感受力。教学重点、难点教学重点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题。教学难点1、粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。2、综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题。疑点带电粒子的重力通常为什么不考虑？教 学 方 法教法：本节课从研究带电粒子在电场中运动情况与磁场中运动情况对比入手，采用启发式教学与发现法想结合，引导学生自己一步步得出带电粒子在磁场中的运动轨迹情况，并辅以直观演示法与分析归纳法等综合教学方法，使学生建立猜想——观察——分析——推理——归纳——应用这一学习流程。 学法：对学生进行科学发现流程化的学法指导，使他们建立科学、合理、有效的学习体系教学手段《仿真物理实验室》软件、洛伦兹力演示仪课件、实物投影仪、多媒体电脑等教 学 过 程1、新课引入(1).首先引导学生回顾带电粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力的大小及方向,知道大小 F洛=qvB，方向则根据左手定则判断(始终垂直于速度方向) (2).设计两种情况下带电粒子运动轨迹：①垂直进入匀强电场 ②垂直进入匀强磁场，比较各自运动情况引导学生思考，并最终推翻原来学生错误结论。但留下疑问，②中粒子究竟应该如何运动？2、观察演示实验：(1)利用《仿真物理实验室》软件模拟带电粒子在电场、磁场中运动，(2)洛仑兹力演示仪（先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。（并说明相关问题160-161页）［实验现象］在电场中粒子轨迹是抛物线，在磁场中轨迹弯曲成圆形。洛仑兹力演示仪中可以清楚地看到，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。3、突出重点，化解难点（新课教学） (1).轨迹问题先设计下列一组设问，引导学生思考①F洛在什么平面内？它与v的方向关系如何？先提醒学生利用左手定则回答，并要求考虑在一系列连续的变化过程中，两者之间的联系和变化情况，最后教师用受力分析和几何作图详细阐明这一过程，帮助学生化解此出难点②F洛对运动电荷是否做功 提醒学生利用做功知识来考虑③F洛对运动电荷起何作用 提醒学生在回答时将此作用与向心力对做匀速圆周运动物体所起的作用进行类比④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点 提醒学生利用向心力与匀速圆周运动知识来回答 带电粒子在磁场中的运动轨迹这一重点就在教师精心设计引导下由学生自行解决（2）.半径公式与周期公式设问：带电粒子做匀速圆周运动时什么力作为向心力?学生答：F向=F洛=qvB设问：向心力与速度、半径关系?学生答：F向=mv2/r继续推导得出：qvB= mv2/r → r = mv/ qB，即半径公式，鼓励学生试着推导周期公式，结合前面已得的半径公式，学生不难得出T=2πm/qB，即周期公式。半径公式与周期公式的实际问题应用设计下列几点讨论:①质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的能量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？ 教 学 过 程③在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？④同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？通过上述讨论可在加速学生对于两个公式应用的熟练掌握同时解决能量和动量在其中的应用关系。(3)质谱仪 先安排课本P162例题作为学生过渡性练习，再介绍例题中所示仪器即为质谱仪，，分析其工作原理，再举一例：[例1]当氢的三种同位素如氕（）、氘（）、氚（）以相同的速度进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径比?( (电脑课件显示)以此例帮助学生加深对质谱仪原理和功用的认识。4、反馈练习，巩固知识 ［例2］一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5磁感应强度为0.8T，则该粒子的质量与其电量的比值为多少？ ［例 3 ］同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为 　　　　　　。（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为　　　。　5、总结、扩展 本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况，经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动．并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式．最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪．　　但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时，带电粒子将不再是作匀速圆周运动．6、布置作业 P163（1）～（5）教 学 板 书五、带电粒子在磁场中的运动  质谱仪一、运动轨迹　　粒子作匀速圆周运动二、半径和周期　　运动半径： 　　运动周期： 三、质谱仪教 学 后 记 本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有很强的分析力和运动关系的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生思考的时间。同时应增加一节习题课。