高中物理 帶電粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)說(shuō)教學(xué)設(shè)計(jì)課件 新人教版選修3

《帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀》說(shuō)設(shè)計(jì)理念

說(shuō)教材分析

說(shuō)學(xué)情分析說(shuō)教學(xué)板書設(shè)計(jì)

說(shuō)教學(xué)目標(biāo)、重、難點(diǎn)設(shè)計(jì)

說(shuō)教法、學(xué)法設(shè)計(jì)

說(shuō)教學(xué)手段

說(shuō)教學(xué)流程

教學(xué)反思與后記本節(jié)課設(shè)計(jì)理念

根據(jù)新課程的理念，借鑒新的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，使學(xué)生學(xué)會(huì)把握信息，尋找規(guī)律，系統(tǒng)歸納知識(shí)，從而達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的目的。說(shuō)教材分析教材的地位和作用：

在教學(xué)大綱中“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”為B級(jí)要求“質(zhì)譜儀”為A級(jí)要求

本節(jié)課理論基礎(chǔ)

力學(xué)部分曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)洛倫茲力概念和特點(diǎn)﹛

這一節(jié)既是力學(xué)部分和電磁學(xué)部分舊知識(shí)的回憶復(fù)習(xí)，又是將這兩部分有機(jī)整合進(jìn)行全新理論的構(gòu)建過(guò)程。

通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，學(xué)生一方面加強(qiáng)了洛侖茲力作用特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)以及勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力概念的把握，另一方面將兩者結(jié)合最終得出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生能夠充分體會(huì)到物理知識(shí)的聯(lián)系性和規(guī)律性，這不僅有助于他們學(xué)會(huì)知識(shí)，而且使他們會(huì)學(xué)知識(shí)，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容將增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，能為今后進(jìn)一步更好地掌握學(xué)習(xí)方法打下基礎(chǔ)。說(shuō)教材分析教材的處理依托教材，靈活補(bǔ)充說(shuō)學(xué)情分析1、學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)

高二學(xué)生已有一定的閱讀、分析、歸納概括的能力，總體上學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，能夠計(jì)算關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)向心力、半徑、周期等問(wèn)題，在本章前面部分，業(yè)已學(xué)習(xí)過(guò)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力的大小計(jì)算、方向判定。2、學(xué)生可能遇到的困難學(xué)生學(xué)習(xí)水平各異，基礎(chǔ)掌握參差不齊，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握缺乏系統(tǒng)性，學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力還不是很全面，因此本節(jié)中“命題求解的思路”對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是需要重點(diǎn)加強(qiáng)掌握的。

說(shuō)教學(xué)目標(biāo)、重、難點(diǎn)設(shè)計(jì)（二）過(guò)程與方法

①、通過(guò)回憶洛倫茲力方向與觀察演示課件——帶電粒子軌跡特點(diǎn)相結(jié)合分析培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象抓住內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系的洞察能力

②、通過(guò)推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯分析推理能力。

教學(xué)目標(biāo)（－）知識(shí)與技能

①、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

②、會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì)用它們解決有關(guān)問(wèn)題

③、知道質(zhì)譜儀的工作原理（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀質(zhì)譜儀將基本的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律直接推至科研最前沿——同位素的分析測(cè)定，讓學(xué)生親身體會(huì)到物理知識(shí)對(duì)于人類認(rèn)識(shí)與改造世界過(guò)程中所起的巨大作用，有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣。說(shuō)教學(xué)目標(biāo)、重、難點(diǎn)設(shè)計(jì)（四）美育滲透點(diǎn)用《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》軟件演示粒子在磁場(chǎng)中做各種運(yùn)動(dòng)的精美圖像感染學(xué)生，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)圖像形式美的審美感受力。說(shuō)教學(xué)目標(biāo)、重、難點(diǎn)設(shè)計(jì)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并能用來(lái)分析有關(guān)問(wèn)題。難點(diǎn)：①、確定垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的帶電粒子運(yùn)動(dòng)是垂直磁場(chǎng)平面上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

②、綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。帶電粒子的重力通常為什么不考慮？疑點(diǎn)說(shuō)教法、學(xué)法設(shè)計(jì)教法：

本節(jié)課從研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況與磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)情況對(duì)比入手，采用啟發(fā)式教學(xué)與發(fā)現(xiàn)法想結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生自己一步步得出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡情況，并輔以直觀演示法與分析歸納法等綜合教學(xué)方法，使學(xué)生建立猜想—→觀察—→分析—→推理—→歸納—→應(yīng)用這一學(xué)習(xí)流程。學(xué)法：對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)流程化的學(xué)法指導(dǎo)，使他們建立科學(xué)、合理、有效的學(xué)習(xí)體系。學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)合運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系分析粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的原因，總結(jié)規(guī)律，積極思考、討論例題，對(duì)規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力．說(shuō)教學(xué)手段

教學(xué)手段只是課堂教學(xué)的輔助部分，因此力求實(shí)用、科學(xué)合理，適合本課特點(diǎn)，因此用實(shí)物投影儀增大課堂容量、提高課堂效率，利用多媒體課件展示帶電粒子在磁場(chǎng)中的各種運(yùn)動(dòng)，特別是通過(guò)《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》軟件很容易模擬不同質(zhì)量、電量、電性的粒子的運(yùn)動(dòng)，直觀易于接受突破難點(diǎn)。用質(zhì)譜儀、回旋加速器等圖片增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。說(shuō)教學(xué)流程本節(jié)教學(xué)首先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)這一結(jié)論，然后試著用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析粒子為什么做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再由學(xué)生推導(dǎo)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑和周期。（整體感知）說(shuō)教學(xué)流程1、新課引入

（1）.首先引導(dǎo)學(xué)生回顧帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受洛侖茲力的大小及方向,知道大小

F洛=qvB，方向則根據(jù)左手定則判斷(始終垂直于速度方向)（圖片）（2）設(shè)計(jì)兩種情況下帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡：①垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)②垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比較各自運(yùn)動(dòng)情況。說(shuō)教學(xué)流程2、觀察演示實(shí)驗(yàn)：

（1）利用《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》軟件模擬帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，(課件）

（2）洛侖茲力演示儀。（先介紹洛倫茲力演示儀的工作原理，由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸氣發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。并說(shuō)明相關(guān)問(wèn)題在160-161頁(yè)）

說(shuō)教學(xué)流程3、突出重點(diǎn)，化解難點(diǎn)

（1）.

軌跡問(wèn)題

先設(shè)計(jì)下列一組設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考

①F洛在什么平面內(nèi)？它與v的方向關(guān)系如何？

②F洛對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否做功?

③F洛對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷起何作用？

④帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)具有什么特點(diǎn)？

帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡這一重點(diǎn)就在教師精心設(shè)計(jì)引導(dǎo)下由學(xué)生自行解決說(shuō)教學(xué)流程（2）半徑公式與周期公式

設(shè)問(wèn)：帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)什么力作為向心力?

學(xué)生答：F向=F洛=qvB

設(shè)問(wèn)：向心力與速度、半徑關(guān)系?

學(xué)生答：F向=mv2/r

繼續(xù)推導(dǎo)得出：qvB=mv2/r→r=mv/qB，即半徑公式，鼓勵(lì)學(xué)生試著推導(dǎo)周期公式，結(jié)合前面已得的半徑公式，學(xué)生不難得出T=2πm/qB，即周期公式。

說(shuō)教學(xué)流程

半徑公式與周期公式的實(shí)際問(wèn)題應(yīng)用設(shè)計(jì)下列幾點(diǎn)討論:①質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的動(dòng)量垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它們的軌道半徑關(guān)系如何？②質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的能量垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它們的軌道半徑關(guān)系如何？③在同一磁場(chǎng)中做半徑相等的圓周運(yùn)動(dòng)的氫、氦原子核，哪個(gè)運(yùn)動(dòng)速度大？④同一帶電粒子，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它的速率增大時(shí)，其周期怎樣改變？

通過(guò)上述討論可在加速學(xué)生對(duì)于兩個(gè)公式應(yīng)用的熟練掌握同時(shí)解決能量和動(dòng)量在其中的應(yīng)用關(guān)系。課件模擬說(shuō)教學(xué)流程先安排課本P162例題作為學(xué)生過(guò)渡性練習(xí)

［例題1］課本例題

（3）質(zhì)譜儀再舉一道例題：［例題2］說(shuō)教學(xué)流程4、反饋練習(xí)，鞏固知識(shí)

為使學(xué)生所學(xué)知識(shí)具有穩(wěn)定性，并使知識(shí)順利遷移。本堂課安排兩道習(xí)題進(jìn)行鞏固練習(xí)，課堂練習(xí)的的安排應(yīng)遵循由易及難，循序漸進(jìn)的的教學(xué)原則。其中［例3］是對(duì)周期公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用，目的在于熟練運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，［例4］則是在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，將較復(fù)雜的粒子偏轉(zhuǎn)的平面幾何知識(shí)與周期公式和半徑公式相結(jié)合，使學(xué)生思維想縱深化發(fā)展。

4、反饋練習(xí)，鞏固知識(shí)

說(shuō)教學(xué)流程

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的情況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．并根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得出粒子運(yùn)動(dòng)的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個(gè)具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀．但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（感興趣同學(xué)可深入探討）5、總結(jié)、擴(kuò)展說(shuō)教學(xué)流程6、布置作業(yè)

課本P163（1）～（5）題說(shuō)教學(xué)板書設(shè)計(jì)板書如下：

五、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

質(zhì)譜儀一、運(yùn)動(dòng)軌跡

粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)

二、半徑和周期運(yùn)動(dòng)半徑：運(yùn)動(dòng)周期：三、質(zhì)譜儀教學(xué)反思與后記本節(jié)課的內(nèi)容是高考的熱點(diǎn)之一，不僅要求學(xué)生有很強(qiáng)的分析“力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系”的能力，還要求學(xué)生有一定的平面幾何的知識(shí)，在教學(xué)中要多給學(xué)生思考的時(shí)間。

教學(xué)后記：謝謝指教！

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教學(xué)反思與后記《帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)質(zhì)譜儀》洛侖茲力演示儀［實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象］［實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象］在電場(chǎng)中粒子軌跡是拋物線，在磁場(chǎng)中軌跡彎曲成圓形。例1、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S1飄入電勢(shì)差為U的加速電場(chǎng)，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，最后打到底片D上。(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率。(2)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。解：（1）利用電場(chǎng)加速（無(wú)初速釋放）粒子在S1區(qū)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理知，粒子在電場(chǎng)中得到的動(dòng)能等于電場(chǎng)對(duì)它所做的功，即由此可得。（2）利用磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)：

［例2］當(dāng)氫的三種同位素如氕、氘、氚以相同的速度進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求它們的軌道半徑比?(電腦課件顯示)

引導(dǎo)學(xué)生分析出氕、氘、氚的運(yùn)動(dòng)半徑不一樣

如果有一種儀器能夠利用這一原理把幾種同位素從同一入口飛入，從不同入口飛出的話，就檢測(cè)出某一束粒子中是否含有同位素了，如果有，若能準(zhǔn)確測(cè)量出每一種同位素的運(yùn)動(dòng)半徑，就能夠準(zhǔn)確測(cè)定同位素的原子量了，利用這一原理制造出的一種儀器叫做質(zhì)譜儀以此例幫助學(xué)生加深對(duì)質(zhì)譜儀原理和功用的認(rèn)識(shí)。［例3］一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為2π×10-5s.已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T，則該粒子的質(zhì)量與其電量的比值為多少？

4、反饋練習(xí)，鞏固知識(shí)

［例4］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則可知（1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？（2）這些速度的大小關(guān)系為

。（3）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為

。.

4、反饋練習(xí)，鞏固知識(shí)

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