高中物理-帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

1課題帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動學(xué)習(xí)目標(biāo)1．理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。2．會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)，并會應(yīng)用它們解答有關(guān)問題。3．知道質(zhì)譜儀的工作原理。學(xué)習(xí)重點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的受力分析及運(yùn)動徑跡學(xué)習(xí)難點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的受力分析及運(yùn)動徑跡任務(wù)一知識回顧知識回顧11．什么是洛倫茲力？2．帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？洛倫茲力的大小如何計(jì)算？3．洛倫茲力的方向有何特點(diǎn)？知識回顧2我們知道，物體的運(yùn)動規(guī)律取決于兩個因素：一是物體的受力情況，二是物體具有的速度。因此，力與速度就是我們研究物體運(yùn)動規(guī)律的出發(fā)點(diǎn)和基本點(diǎn)。在必修二中我們學(xué)習(xí)過圓周運(yùn)動的知識，大家回想一下：物體做勻速圓周運(yùn)動的條件是什么？任務(wù)二預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)問題1：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動（理論分析）一帶電量為–q，質(zhì)量為m，速度為v的帶電粒子（不計(jì)重力）垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如右圖所示。請思考下列問題：①帶電粒子的v和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向是什么關(guān)系？②帶電粒子所受的洛倫茲力F的方向與v的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向是什么關(guān)系？在哪個平面內(nèi)？物理學(xué)案19編制人：審核人唐鋒姓名：________成績______

③帶電粒子所受的洛倫茲力F對粒子運(yùn)動的v有何影響？帶電粒子在哪個平面內(nèi)運(yùn)動？④帶電粒子所受的洛倫茲力F大小是否變化？⑤從上面的分析中我們可以知道：帶電粒子的受力情況有什么特點(diǎn)？⑥帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中將做什么樣的運(yùn)動？軌跡是什么？⑦請利用圓周運(yùn)動和磁場的有關(guān)知識推導(dǎo)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑R和運(yùn)動周期T表達(dá)式分別是什么？**思考：若帶電粒子不是垂直于磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，而是平行于磁感線進(jìn)入勻強(qiáng)磁場或者是進(jìn)入磁場時v的方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度B有一夾角，則帶電粒子在磁場中又如何運(yùn)動？問題2：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）1．洛倫茲力演示儀的構(gòu)造和工作原理①洛倫茲力演示儀主要由、、等構(gòu)成。②洛倫茲力演示儀的工作原理電子束由產(chǎn)生，玻璃泡內(nèi)充有，在電子束通過時能夠顯示。勵磁線圈能夠在兩個線圈之間產(chǎn)生，磁場的方向與平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過和來調(diào)節(jié)。③用洛倫茲力演示儀觀察運(yùn)動電子在磁場中的偏轉(zhuǎn)（1）不加磁場時，觀察電子束的徑跡（2）加垂直紙面向外的磁場時，觀察電子束的徑跡（3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化（4）保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，增大或減小出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化問題3：質(zhì)譜儀如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，最后打到底片D上.(1)粒子在S1區(qū)做什么運(yùn)動?(2)在S2區(qū)做何種運(yùn)動，在S3區(qū)將做何種運(yùn)動?(3)粒子進(jìn)入磁場時的速率？(4)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑？**小結(jié)：如果容器A中粒子的電荷量相同而質(zhì)量不同，它們進(jìn)入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動，因而打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線，每一條對應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量，這種儀器叫做質(zhì)譜儀。質(zhì)譜儀最初是設(shè)計(jì)的。他用質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)了，證實(shí)了。質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是和的重要工具.任務(wù)三重難點(diǎn)探究例1：同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場中，其運(yùn)動軌跡如右圖所示，則可知：（1）帶電粒子進(jìn)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(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時間關(guān)系為

例2．在勻強(qiáng)磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，如果又順利垂直進(jìn)入另一個磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場中，則（）A、粒子的速率加倍，周期減半 B、粒子速率不變，軌道半徑減半C、粒子速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4 D、粒子速率不變，周期減半例3．如下圖所示，在正方形abcd范圍內(nèi)，有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電子各以不同的速率，都從a點(diǎn)沿ab方向垂直磁場方向射入磁場，其中速率為v1的電子從c點(diǎn)沿bc射出，速率為v2的電子從d點(diǎn)沿cd方向射出。不計(jì)重力，兩電子（）A．速率之比v1/v2=2B．在磁場中運(yùn)行的周期之比T1/T2=1/2C．在磁場中運(yùn)行的時間之比t1/t2=1/2D．半徑之比R1/R2=1任務(wù)四課堂檢測1、如圖所示，有三束粒子，分別是質(zhì)子(p)、氚核()和α粒子束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強(qiáng)磁場，(磁場方向垂直紙面向里)．上面四圖中，哪個圖正確的表示出這三束粒子的運(yùn)動軌跡（）2．一個帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場．粒子的一段徑跡如圖所示．徑跡上的每一小段都可近似看成圓?。捎趲щ娏Ｗ邮寡赝镜目諝怆婋x，粒子的能量逐漸減少（帶電量不變），從圖中情況可以確定（）A．粒子從a到b，帶正電B．粒子從b到a，帶正電C．粒子從a到b，帶負(fù)電D．粒子從b到a，帶負(fù)電學(xué)情分析

本節(jié)教材的內(nèi)容屬于洛侖茲力知識的應(yīng)用，采用先實(shí)驗(yàn)探究，再理論分析與推導(dǎo)的方法。先實(shí)驗(yàn)觀察再理論論證比較符合一般學(xué)生的認(rèn)知過程，也可降低學(xué)習(xí)的難度。一、課標(biāo)分析（一）知識與技能1、理解洛倫茲力對粒子不做功.2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運(yùn)動.3、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關(guān)問題.知道質(zhì)譜儀的工作原理。4、知道回旋加速器的基本構(gòu)造、工作原理、及用途。（二）過程與方法通過綜合運(yùn)用力學(xué)知識、電磁學(xué)知識解決帶電粒子在復(fù)合場（電場、磁場）中的問題.培養(yǎng)學(xué)生的分析