帶電粒子在磁場中的運動教案設(shè)計

帶電粒子在磁場中的運動教案設(shè)計

學(xué)問目標(biāo)

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直時，做勻速圓周運動．

2、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題．

3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

力量目標(biāo)

通過推理、推斷帶電粒子在磁場中的運動性質(zhì)的過程，培育同學(xué)嚴(yán)密的規(guī)律推理力量．

情感目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，讓同學(xué)熟悉先進科技的進展，有助于培育同學(xué)對物理的學(xué)習(xí)愛好．

教材分析

本節(jié)重點是討論帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動規(guī)律：半徑以及周期，通過復(fù)習(xí)相關(guān)力學(xué)學(xué)問，利用力于運動的關(guān)系突破這一重點，需要留意的是：

1、確定垂直射入勻強電場中的帶電粒子是勻速圓周運動；

2、帶電粒子的重力通常不考慮。

教法建議

由于我們討論的是帶電粒子在磁場中的運動狀況，討論的是磁場力與運動的關(guān)系，因此教學(xué)開頭，需要同學(xué)回憶相關(guān)的力學(xué)學(xué)問，為了引導(dǎo)同學(xué)分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運動的緣由、規(guī)律，老師可以通過試驗演示引入，讓同學(xué)仔細(xì)觀看試驗現(xiàn)象，結(jié)合運動和力的關(guān)系分析緣由，總結(jié)規(guī)律，樂觀思索、爭論例題，對規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用力量．最終通過例題講解，加深學(xué)問的理解．

教學(xué)設(shè)計方案

帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀

一、素養(yǎng)訓(xùn)練目標(biāo)

（一）學(xué)問教學(xué)點

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直時，做勻速圓周運動．

2、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題．

3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

（二）力量訓(xùn)練點

通過推理、推斷帶電粒子在磁場中的運動性質(zhì)的過程，培育同學(xué)嚴(yán)密的規(guī)律推理力量．

（三）德育滲透點

通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理，理解高科技的巨大力氣．

（四）美育滲透點

用電子射線管產(chǎn)生的電子做圓周運動的精致圖像感染同學(xué)，提高同學(xué)對物理學(xué)圖像形式美的審美感受力．

二、學(xué)法引導(dǎo)

1、老師通過演示試驗法引入，復(fù)習(xí)提問法引導(dǎo)同學(xué)分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運動的緣由、規(guī)律．通過例題講解，加深理解．

2、同學(xué)仔細(xì)觀看試驗現(xiàn)象，結(jié)合運動和力的關(guān)系分析緣由，總結(jié)規(guī)律，樂觀思索、爭論例題，對規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用力量．

三、重點難點疑點及解決方法

1、重點

帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動半徑和運動周期．

2、難點

確定垂直射入勻強磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動．

3、疑點

帶電粒子的重力通常為什么不考慮？

4、解決方法

復(fù)習(xí)力學(xué)學(xué)問、引導(dǎo)同學(xué)利用力與運動的關(guān)系分析，爭論帶電粒子在磁場中的運動狀況。

四、課時支配

1課時

五、教具學(xué)具預(yù)備

演示用特制的電子射線管。

六、師生互動活動設(shè)計

老師先通過演示試驗引入，再啟發(fā)引導(dǎo)同學(xué)用力學(xué)學(xué)問分析緣由，推導(dǎo)規(guī)律，通過例題講解，同學(xué)思索和爭論進一步加深對學(xué)問的理解，提高同學(xué)運用學(xué)問解決實際問題的力量。

七、教學(xué)步驟

（一）明確目標(biāo)

（二）整體感知

本節(jié)教學(xué)首先通過演示試驗告知同學(xué)，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動這一結(jié)論，然后試著用力與運動的關(guān)系分析粒子為什么做勻速圓周運動，再由同學(xué)推導(dǎo)帶電粒子在磁場中的運動半徑和周期，依據(jù)力學(xué)學(xué)問，重點是理解運動半徑與磁感應(yīng)強度、速度的關(guān)系；運動周期與粒子速率和運動半徑無關(guān)．

（三）重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程

1、引入新課

上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時，會受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今日我們來討論一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動的？

2、粒子為什么做勻速圓周的運動？

首先通過演示試驗觀看到，當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強磁場方向垂直時，粒子的運動軌道是圓．

在力學(xué)中我們學(xué)習(xí)過，物體作勻速圓周運動的條件是物體所受的合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直．當(dāng)帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時，通常它的重力可以忽視不計（請同學(xué)們爭論），可看作只受洛侖茲力作用，洛侖茲力方向和速度方向在同一個平面內(nèi)，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對帶電粒子不做功，依據(jù)動能定理可知運動粒子的速度大小不變，再由可知，粒子在運動過程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，依據(jù)物體作勻速圓周運動的條件得出帶電粒子垂直勻強磁場運動時，作勻速圓周運動．

3、粒子運動的軌道半徑和周期公式

帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時做勻速圓周運動，其向心力等于洛侖茲力，請同學(xué)們依據(jù)牛頓其次定律，推導(dǎo)帶電粒子的運動半徑和周期公式．

經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運動半徑，運動周期。

運用學(xué)過的力學(xué)學(xué)問理解，當(dāng)粒子運動速度較大時，粒子要離心運動，其運動半徑增大，所以速度大，半徑也大；當(dāng)磁場較強時，運動電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運動，其運動半徑減小，所以磁感應(yīng)強度大，半徑?。捎趲щ娏Ｗ舆\動速度大時，其運動半徑大，運動軌跡也長，可以理解粒子運動的周期與速度的大小和軌道半徑無關(guān)．為了加深同學(xué)們對半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習(xí)．

［例1］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知

（1）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？

（2）這些速度的大小關(guān)系為．

（3）三束粒子從O點動身分別到達(dá)1、2、3點所用時間關(guān)系為．

4、質(zhì)譜儀

首先請同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織同學(xué)爭論質(zhì)譜儀的工作原理．

（四）總結(jié)、擴展

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的狀況，經(jīng)過試驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動