帶電粒子在勻強磁場中的運動說課

帶電粒子在勻強磁場中的運動說課第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

2.重點與難點6.教學過程設計5.教法和學法分析4.教學目標分析3.學生情況分析說課內容1.教材的地位及作用第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一1.教材的地位和作用本節(jié)內容是高中物理選修3---1第三章第六節(jié)的內容，介紹帶電粒子在磁場中的運動，其實是第五節(jié)洛倫茲力的應用。質譜儀和回旋加速器的介紹，是帶電粒子在勻強磁場中運動的知識在現(xiàn)代科技中應用的實例，通過本節(jié)課的學習既可鞏固前面的知識，培養(yǎng)學生綜合運用力學知識和電學知識的能力，又體現(xiàn)了學以致用的精神，激發(fā)學生現(xiàn)身科技的熱情。

第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2.重點及難點本節(jié)采用了先試驗探究，再理論分析與推導的順序，帶著試驗得到的感性材料，再用學過的知識進行理論分析，從理論的高度推導出試驗現(xiàn)象的必然性。所以理論分析帶電粒子沿著與磁場方向垂直的方向進入勻強磁場必將做勻速圓周運動，并推導圓周運動的半徑和周期公式是本節(jié)的重點。質譜儀和回旋加速器的原理是本節(jié)的難點。第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3.學生情況分析

世界上沒有完全相同的兩片樹葉，設計教學離不開對學生情況的精確把握。我所教的幾個班的學生物理基礎相對薄弱，數(shù)學功底也有欠缺，邏輯思維能力也不強。不過，我所教幾個班的學生在物理課堂上思維活躍，特別對物理規(guī)律和生活實際的聯(lián)系比較感興趣，這是在教學中發(fā)揮其主體作用的前提。第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一4.教學目標分析知識與技能過程與方法情感、態(tài)度和價值觀第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一4.教學目標分析知識與技能過程與方法情感、態(tài)度和價值觀１)通過實驗知道帶電粒子沿著與磁場垂直的方向進入勻強磁場會做圓周運動，圓周運動的半徑與磁感應強度的大小和粒子入射速度的大小有關。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勻強磁場中做勻速圓周運動，并能用學過的知識推導勻速圓周運動的半徑和周期公式。3)能夠用學過的知識分析，計算有關帶電粒子在勻強磁場中受力運動的問題，了解質譜儀和回旋加速器的工作原理。第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一4.教學目標分析知識與技能過程與方法情感、態(tài)度和價值觀通過推理、判斷帶電粒子在勻強磁場中的運動性質的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯推理、理論與實踐相結合的能力。能從洛倫茲力提供向心力開始，推導出帶電粒子勻速圓周運動的半徑公式和周期公式，培養(yǎng)學生綜合應用知識的能力。第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一4.教學目標分析知識與技能過程與方法情感、態(tài)度和價值觀讓學生體會物理研究的最終目的是應用于實踐。新科技的發(fā)展有賴于物理學的發(fā)展與應用。第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一5.教法和學法分析◆說教法◆說學法第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一◆說教法用情景激發(fā)興趣。做好演示實驗，創(chuàng)造新奇的電學現(xiàn)象，使學生產生驚奇的感覺，激發(fā)他們學習自然科學的興趣。第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一◆說教法用問題激發(fā)學習的熱情。教學中依據(jù)試驗現(xiàn)象和概念的特點，生成一些有梯度，能提升思維強度的問題，使學生切實做到獨立思考，師生互動，同伴交流，使學生產生學習的熱情。第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一◆說教法用過程構建方法。先實驗探究，再理論分析與推導的順序。帶著實驗得到的感性材料，再用學過的知識進行理論分析，從理論的高度推導出實驗現(xiàn)象的必然性，這樣先實驗觀察再理論論證比較符合一般的認知過程，也降低了學習的難度。讓學生在這一學習過程中對理論與實踐相結合的研究方法有所體會，并且在學習過程中嘗到成功的喜悅。第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一◆說學法

本節(jié)課我主要采用了問題學習法和討論學習法。重視學生的學習的主動性，特別是運用講授法時，用思考培養(yǎng)技能，教學的每個細節(jié)，都讓學生處于矛盾和問題之中，避免學生進入被動學習狀態(tài)，通過小組討論，使學生學會合作學習，樂于探究。第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一6.教學過程設計※引入新課※帶電粒子在勻強磁場中的運動※質譜儀※回旋加速器第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一引入新課

好的導入可以激發(fā)學生的求知欲望，更好的完成本節(jié)課的教學。我通過視頻動畫，使學生帶著好奇心進入新課。第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一１帶電粒子在磁場中的運動

先介紹試驗器材，用問題引導學生思考，學生先利用所學的知識做出預測。第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一亥姆霍茲線圈電子槍磁場強弱選擇擋加速電壓選擇擋第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一１帶電粒子在磁場中的運動按如下的問題進行探究：

1)不加磁場時，電子束的經跡如何？2)給勵磁線圈通電，電子束在勻強磁場中的經跡又如何？3)保持電子束入射的速度不變，改變磁場的強弱，電子束的經跡如何變化？4)保持磁場的強弱不變，改變電子束的入射速度，電子束的經跡如何變化？

第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一１帶電粒子在磁場中的運動再用洛倫茲力演示儀實驗逐一驗證學生的預測或猜想。第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一１帶電粒子在磁場中的運動

然后用洛倫茲力的知識和勻速圓周運動的知識對觀察到的現(xiàn)象加以說明，并進一步推導半徑和周期公式。在這個過程中，學生可以體會到成功的喜悅，有利于達成課堂教學中的情感目標，同時有利于培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的科學思維方法。

第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一通過威爾遜云室顯示的正負電子在勻強磁場中的運動徑跡第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一通過格雷塞爾氣泡室顯示的帶電粒子在勻強磁場中的運動徑跡第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一１帶電粒子在磁場中的運動

運用實物投影展示氣泡室、云室中帶電粒子在勻強磁場中運動經跡的照片，提出問題。通過對問題的分析與思考，讓學生用剛剛學過的知識解決實際問題，一方面強化有意記憶，另一方面培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力。第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

例題一個質量為m、電荷量為q的粒子，從容器下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為零，然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子進入磁場時的速率。（2）求粒子在磁場中運動的軌道半徑。第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2質譜儀

課本通過一個例題的形式介紹了質譜儀，應用靜電力做功，動能定理和洛倫茲力的知識，學生不難得到帶電粒子在勻強磁場中運動的半徑的表達式。這部分教學還要著重介紹質譜儀的用途和作用，介紹測定粒子的比荷在物理學發(fā)展中的重要作用，可以用質譜儀測定分析同位素，可以測定帶電粒子的質量等。

第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3回旋加速器

從怎樣才能獲得高能粒子這一問題引出粒子加速器的問題。

第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3回旋加速器

首先介紹直線加速器，介紹直線加速器在技術上和實際中遇到的困難。

第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一怎樣才能得到能量很高的粒子呢?（1）靜電力做功：Ek=qu

困難：技術上不能產生過高電壓（2）多級加速器困難：加速設備長第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一3回旋加速器可利用磁場改變帶電粒子的運動軌跡，讓粒子轉圈圈似得多級加速，這就要求老師先做足夠的鋪墊和引導，充分調動學生思維的積極性，再讓學生進行聯(lián)想和設計，這就引入了回旋加速器。

第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一回旋加速器

第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一

1931年，加利福尼亞大學的勞倫斯提出了一個卓越的思想，通過磁場的作用迫使帶電粒子沿著磁極之間做螺旋線運動,把長長的電極像卷尺那樣卷起來，發(fā)明了回旋加速器，第一臺直徑為27cm的回旋回速器投入運行，它能將質子加速到1Mev。1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎。第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一2．回旋加速器

第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期一回旋加速器兩D形盒中有勻強磁場無電場，盒間縫隙有交變電場。電場使粒子加速，磁場使粒子回旋。粒子回旋