帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動教學(xué)設(shè)計

1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)設(shè)計思路    本節(jié)內(nèi)容是磁場中的重點(diǎn)內(nèi)容。在多媒體課件的演示下，學(xué)生很容易理解帶電粒子垂直進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑和周期也不難明白，但更重要的是讓學(xué)生注重了解過程，抓住解決這類問題的關(guān)鍵。帶電粒子在磁場中運(yùn)動的綜合性題目在高考中常常見到，有時甚至以壓軸題出現(xiàn)，要很好地解決它，不是僅僅知道軌道半徑公式和周期公式就行的，分析出粒子的運(yùn)動過程，找出其幾何關(guān)系，才是解決問題的關(guān)鍵。    為了使學(xué)生更好的理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的過程，采用課件動畫模擬，從而反復(fù)觀察直到學(xué)生清楚為止，也驗(yàn)

2、證著相關(guān)的猜想和結(jié)果。整節(jié)課采用了逐步提問的方式，階梯式地上升，逼近結(jié)果，得出結(jié)論。二、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（1）理解類比法在物理中的應(yīng)用，通過對比帶電粒子在電場中的運(yùn)動學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動（2）理解帶電粒子的速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時，做勻速圓周運(yùn)動（3）會推導(dǎo)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，并會用它們解決有關(guān)問題（4）理解帶電粒子垂直射入幾種有界勻強(qiáng)磁場時的運(yùn)動性質(zhì)及掌握做題的思路    2過程與方法（1）通過觀察動畫，知道洛倫茲力提供向心力，結(jié)合勻速圓周運(yùn)動的公式，得出軌道半徑和周期；（2）通過引導(dǎo)學(xué)生作圖分析，找出幾何關(guān)系，讓學(xué)生

3、體會數(shù)學(xué)知識在物理中的重要性。3情感、態(tài)度與價值觀    通過對帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑和周期公式的推導(dǎo)，通過引導(dǎo)學(xué)生正確作圖，找?guī)缀侮P(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)  重點(diǎn)：理解軌道半徑和周期。  難點(diǎn)：帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動的成因；帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動，找出相應(yīng)的幾何關(guān)系。四、教學(xué)器材  洛倫茲力演示儀、多媒體，投影儀。 五、教學(xué)方法 提問、討論、講解、練習(xí)反饋。六、教學(xué)課時：2課時七、教學(xué)過程引入新課復(fù)習(xí)一：帶電粒子在勻強(qiáng)電場的運(yùn)動（1）平行電場線

4、進(jìn)入：帶電粒子做勻變速運(yùn)動（2）垂直電場線進(jìn)入：帶電粒子做類平拋運(yùn)動復(fù)習(xí)二：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的受力（1）洛倫茲力的方向：左手定則，f與B、q、v之間的方向關(guān)系（2）洛倫茲力的大小：f=Bqv新課進(jìn)行一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡提出問題1：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中怎樣運(yùn)動？（不計重力）學(xué)生思考：-提出猜測（1）平行磁感線進(jìn)入做勻速直線運(yùn)動（2）垂直磁感線進(jìn)入做勻速圓周運(yùn)動利用多媒體演示帶電粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡-直線運(yùn)動或圓（肯定了部分同學(xué)的猜想是正確的）提出問題2：軌跡為什么會是直線或圓呢？學(xué)生回答：當(dāng)帶電粒子平行磁感線進(jìn)入時，不受洛倫茲力，所以合外力為零，做勻速直線運(yùn)動；當(dāng)帶電粒子垂直

5、磁感線進(jìn)入時，洛倫茲力與速度的方向始終垂直，即洛倫茲力不做功，只改變速度的方向，不改變速度的大小，所以做的是勻速圓周運(yùn)動。利用洛倫茲力演示儀演示多處f與v的方向的關(guān)系二、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑公式和周期公式的推導(dǎo)提出問題3：做圓周運(yùn)動時要提供向心力，什么力提供向心力？學(xué)生回答：洛倫茲力引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)圓周運(yùn)動的半徑公式和周期公式 半徑公式： 周期公式： 三、帶電粒子在有邊界磁場中的運(yùn)動提出問題4：讓同學(xué)們根據(jù)平時的經(jīng)驗(yàn)對常見的磁場進(jìn)行歸類（討論）學(xué)生回答：有無邊界磁場、單邊界磁場、雙邊界磁場、矩形磁場、圓形磁場等。1.數(shù)學(xué)幾何知識在本節(jié)中的應(yīng)用偏向角圓心角弦切角

6、=2 結(jié)合練習(xí)1討論做這種類型題的思路：練1.如圖所示，一束正電荷（電荷量為q）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿過磁場時速度方向與電荷原來入射方向的夾角為30°，則電子的質(zhì)量是        ，穿過磁場的時間是        ？ 提出問題5：如何著手分析該題？學(xué)生回答：先畫軌跡，找出幾何關(guān)系。提出問題6：如何確定圓周運(yùn)動的圓心？學(xué)生回答：畫兩條速度方向的垂線，交點(diǎn)就是圓心。提出問題7

7、：找出哪些幾何關(guān)系？學(xué)生回答：找半徑R與寬度d的關(guān)系；找圓心角與的關(guān)系引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)做題的思路2.做題的思路（1）定圓心：兩條速度方向的垂線的交點(diǎn)速度方向的垂線和弦的中垂線的交點(diǎn)（2）定半徑：由幾何關(guān)系得由規(guī)律方程得（3）畫軌跡（4）定時間：                          為圓心角，單位是弧度   &

8、#160;                      為圓心角，單位是度 3.帶電粒子在常見磁場中的運(yùn)動（1）無邊界磁場：練2.質(zhì)子和粒子以相同的速率在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑之比R1:R2=     ，周期之比T1:T2=     。（1:2  

9、;   1:2）（2）單邊界磁場讓學(xué)生畫出以下各圖的運(yùn)動軌跡并求出在磁場中的運(yùn)動時間      畫完后，用多媒體展示結(jié)果提出問題8：這些圖形具有什么樣的特點(diǎn)？學(xué)生回答：具有對稱性，提醒學(xué)生在做題時注意對稱性在題中的應(yīng)用練3. 如圖所示，在y<0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙面外，磁感強(qiáng)度為B。一帶正電的粒子以速度v0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為。若粒子射出磁場的位置與O點(diǎn)的距離為L，求該粒子的電荷量和質(zhì)量之比q/m。（不計重力）  

10、0;（3）雙邊界磁場練4. 一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,如圖所示，一電荷質(zhì)量為m、帶電荷量為-q，不計重力，以一速度射入磁場，若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？   （4）矩形磁場練5. 如圖所示，矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的長為L，寬為L/2。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m，電荷量為e 的電子沿著矩形磁場的上方邊界射入磁場，欲使該電子由下方邊界穿出磁場，求：電子速率v 的取值范圍？   （5）圓形磁場練6.如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個帶電粒子（不計重力），從A點(diǎn)以速度v0垂直

11、磁場方向射入磁場中，并從B點(diǎn)射出，AOB=120°，則該帶電粒子在磁場中運(yùn)動的時間為( D   )A2r/3v0         B2r/3v0Cr/3v0          Dr/3v0 提出問題9：在做圓形區(qū)域的磁場需要注意哪些問題？學(xué)生回答：注意兩點(diǎn)圓形區(qū)域的半徑r與圓周運(yùn)動的半徑R的區(qū)別和聯(lián)系       &#

12、160;             沿著徑向飛入，必沿徑向飛出四、小結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場運(yùn)動的情況，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動并根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得出粒子運(yùn)動的半徑公式和周期公式接著我們分析了帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動，總結(jié)出了這種類型題的思路，重點(diǎn)是畫圖找?guī)缀侮P(guān)系。五、作業(yè)板書設(shè)計五、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動一、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動軌跡1.vB進(jìn)入：勻速直線運(yùn)動2.vB進(jìn)入：勻速圓周運(yùn)動二、帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的半徑公式和周期公式

13、的推導(dǎo)1.半徑公式： 2.周期公式：三、帶電粒子在有邊界磁場中的運(yùn)動1.數(shù)學(xué)幾何知識在本節(jié)中的應(yīng)用2.做題的思路（1）定圓心（2）定半徑（3）畫軌跡（4）定時間                          3.帶電粒子在常見磁場中的運(yùn)動（1）無邊界磁場：（2）單邊界磁場（3）雙邊界磁場（4）矩形磁場（5）圓形磁場教學(xué)反思本節(jié)課的優(yōu)點(diǎn)有本節(jié)課使用了多媒體，使得很難講的問題變的輕松，使得抽象的東西變得具