高中物理-帶電粒子在勻強磁場中的運動教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

1、 思想。在介紹本節(jié)內(nèi)容時，除用傳統(tǒng)的“洛倫茲力演示儀”外，還安排了科普材料介紹粒子 物理的一些常用設(shè)備，如云室、氣泡室。這些內(nèi)容既是“帶電粒子在勻強磁場中的運動”的 實際應(yīng)用，又與粒子物理這種前沿學(xué)科相聯(lián)系，增強了教科書的時代感。 一些前沿思想滲透在知識教學(xué)中。帶電粒子在勻強磁場中的運動是人教版高中物理選修 3-1 第三章磁場一章最后一 命題尤其是綜合計算題部分屢次出現(xiàn)，是本章教學(xué)不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。本節(jié)課的理論基礎(chǔ)是力學(xué)部分曲線運動知識，尤其是勻速圓周運動和向心力相關(guān)內(nèi)容以 及前一節(jié)洛侖茲力概念和特點等內(nèi)容。因此本節(jié)課既是力學(xué)部分和電磁學(xué)部分舊知識的回憶 了洛侖茲力作用特點的認(rèn)識以及勻速

2、圓周運動向心力概念的把握，另一方面將兩者結(jié)合最終 光有助于他們學(xué)會知識，而且使他們會學(xué)知識。 學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合運用力學(xué)知識和電學(xué)知識的能力。對帶電粒子在勻強磁場作何種運動的判斷，以及此運動產(chǎn)生原因的理解是本節(jié)課的一的生疏遺忘以及缺乏左手定則與空間想象能力相結(jié)合的應(yīng)用，所以這又成為本節(jié)課的一個難本節(jié)課的重點是半徑公式和周期公式的應(yīng)用。其關(guān)鍵是確定帶電粒子作勻速圓周運動的新知識相結(jié)合，更加成為學(xué)生難以掌握的一道坎。本節(jié)課通過演示實驗法引入，引導(dǎo)學(xué)生對實驗結(jié)論進(jìn)行探究從而得出帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律。對于帶電粒子做勻速圓周運動的半徑公式、周期公式，結(jié)合以前所學(xué)的知識，第六節(jié) 帶電粒子在勻強磁

3、場中的運動【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、通過實驗，知道帶電粒子沿著與磁場垂直的方向射入勻強磁場會在磁場中做圓周運 動，圓周運動的半徑與磁感應(yīng)強度的大小和入射速度的大小有關(guān)。2、通過理論分析，知道帶電粒子沿著與磁場垂直的方向射入勻強磁場會在磁場中做勻 速圓周運動，并能用學(xué)過的知識推導(dǎo)出勻速圓周運動的半徑、周期公式。3、知道質(zhì)譜儀、回旋加速器的工作原理?！緦W(xué)習(xí)過程】 帶電粒子會做什么樣的運動呢?一、帶電粒子在勻強磁場中的運動 【演示實驗】1、器材：洛倫茲力演示儀2、構(gòu)造: 電子槍：產(chǎn)生電子束。加速電場：作用是通過改變加速電壓改變電子束出射的速度。勵磁線圈：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線圈中心連線的勻強磁場，

4、勵 磁電流越大，產(chǎn)生的勻強磁場的磁感應(yīng)強度就越強。3、工作原理:電子槍發(fā)出的電子束可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光,顯示出電子的徑跡。(1)不加磁場時觀察電子束的徑跡 現(xiàn)象：徑跡為_ (2)給勵磁線圈通電,觀察電子束的徑跡現(xiàn)象：電子的徑跡_ (3)保持電子槍的加速電壓不變,改變勵磁線圈的電流,觀察電子束徑跡的變化現(xiàn)象：電子束作圓周運動的半徑_分析：洛侖茲力提供電子做勻速圓周運動所需要的_qvB = m v2 r = mv可列出方程 r ，由此解得 qB 。(4)保持勵磁線圈的電流不變,改變電子槍的加速電壓,觀察電子束徑跡的變化現(xiàn)象：電子束作圓周運動的半徑_分析： 保持勵磁線圈的電流不變，則磁感

5、應(yīng)強度不變；改變電子槍的加速電壓，就改變了電r =子進(jìn)入磁場時的初速度，由 qB 可知，電子束圓周運動的半徑就會發(fā)生變化。二、推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中運動的軌道半徑和周期v2 mvqvB = m r =(1)圓周運動的半徑r (1)圓周運動的半徑T = T =T = T =(2)圓周運動的周期 v qB【說明】：(1)軌道半徑和粒子的運動速率成正比.(2)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期跟軌道半徑和運動速率無關(guān).三、質(zhì)譜儀1.例題： 如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為 q 的粒子從容器 A 下方小孔S 飄入電勢差為1U 的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過S 沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強

6、度為B3粒子在磁場中運動的軌道半徑。 【說明】：由結(jié)果可知，只要測出 U、B、r，就可以算出帶電粒。四、回旋加速器1.直線加速器加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電的粒子動能增加，即qU =E 理可知，帶電粒子經(jīng) N 級的電場加速后增加的動能，E=q (U +U +U +U +U )k 1 2 3 4 n直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。 2.回旋加速器 加速原理：結(jié)合“思考與討論”理解回旋加速器的原理。與速度和軌道半徑無關(guān)，帶電粒子每次進(jìn)入 D 形盒都運動相等的時間(半個周期)后平行電場方向進(jìn)入電場加速。 由 R=mv/qB 有 v=qBR/m

7、所以最終能量為 E =mv2/2 = q2B2R2/2mm討論：要提高帶電粒子的最終能量，應(yīng)采取什么措施？(可由上式分析)3.物理仿真實驗室模擬回旋加速器中，粒子的運動情況。 (1)粒子的回轉(zhuǎn)周期(2)高頻交變電壓的周期(3)粒子的最大動能(4)粒子在同一個 D 形盒中相鄰兩條軌道半徑之比本節(jié)課，首先通過實驗演示帶電粒子垂直射入勻強磁場中做勻速圓周運動，進(jìn)一步從理論上推導(dǎo)得出軌道半徑與帶電粒子入射速度以及磁感應(yīng)強度的關(guān)系和周期公式， 則電子將( )應(yīng)強度的關(guān)系，靈活性較強。 的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經(jīng)過 S3 沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強度為 B 子在磁場中運動的軌道半徑。 本小

8、題設(shè)置目的在于通過習(xí)題練習(xí)，總結(jié)出質(zhì)譜儀的工作粒子加速前的初速度為零。求：(1)粒子的回轉(zhuǎn)周期(2)高頻交變電壓的周期(3)粒子的最大動能(4)粒子在同一個 D 形盒中相鄰兩條軌道半徑之比本小題緊扣回旋加速器的工作原理，前三小題比較簡單，側(cè)重基礎(chǔ)，最后一小問需要學(xué)生仔細(xì)思考，同一D 行盒、相鄰兩條半徑搞清楚，最終還要寫成通項公式的形式，要求較高。通過三小題的訓(xùn)練，對本節(jié)課的基礎(chǔ)知識鞏固效果較好。1.本節(jié)課的導(dǎo)入部分，復(fù)習(xí)運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力，進(jìn)而結(jié)合力和運動的關(guān)系，引出粒子在洛倫茲力的作用下什么樣的運動？水到渠成，激發(fā)學(xué)生的思考。2、課堂新課探究部分，先演示實驗，帶著實驗得到的感性材

9、料，再用學(xué)過的知識進(jìn)行在分析質(zhì)譜儀和回旋加速器部分，理論分析的同時，充分利用物理仿真實驗室進(jìn)行后面粒子在磁場中的運動綜合問題的學(xué)習(xí)起到了很好的指引作用。3、課件設(shè)計很清晰、直觀且細(xì)膩，這樣能夠讓學(xué)生更為直觀的掌握所學(xué)內(nèi)容。4、講解討論和“當(dāng)堂訓(xùn)練”相結(jié)合，精選練習(xí)，能夠讓學(xué)生學(xué)以致用，減輕了學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān)，這樣學(xué)生做作業(yè)時就能夠得心應(yīng)手。物理組郭兆香老師：本節(jié)課內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)合理，基本上完成既定目標(biāo)，總體上 物理組王永福老師：這堂課重難點比較突出，層次比較分明，尤其是對于物理仿真實 一個很好地引導(dǎo)作用；習(xí)題設(shè)置比較到位，學(xué)生課上的反應(yīng)比較熱烈。物理組黃巖老師：這節(jié)課的思路是比較清晰的，簡潔明了，總體上，這節(jié)課是比較成 物理組王新芝老師：課堂導(dǎo)入上，建議可以使用視頻，比如說引入極光現(xiàn)象，震撼也 更容易引發(fā)學(xué)生的思考。物理組王愛華老師：從這堂課可以看出，教師在課前備課十分充分，課件做得十分細(xì) 致，課下的時候，也能注意到李老師做了非常細(xì)致非常到位的準(zhǔn)備。1.本節(jié)課的導(dǎo)入部分，復(fù)習(xí)運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力，進(jìn)而結(jié)合力和運動的 極光現(xiàn)象等，形象直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，并能拓展學(xué)生的視野。2、 在分析質(zhì)譜儀和回旋加速器部分，理論分析的同時，充分利用物理仿真實驗室進(jìn)