高中物理 带电粒子在磁场运动说教学设计课件 新人教版选修3

《带电粒子在磁场中运动质谱仪》说设计理念

说教材分析

说学情分析说教学板书设计

说教学目标、重、难点设计

说教法、学法设计

说教学手段

说教学流程

教学反思与后记本节课设计理念

根据新课程的理念，借鉴新的教学经验，注重学生学习方式的转变，使学生学会把握信息，寻找规律，系统归纳知识，从而达到提高学习效率的目的。说教材分析教材的地位和作用：

在教学大纲中“带电粒子在磁场中的运动”为B级要求“质谱仪”为A级要求

本节课理论基础

力学部分曲线运动知识洛伦兹力概念和特点﹛

这一节既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分有机整合进行全新理论的构建过程。

通过本节学习，学生一方面加强了洛仑兹力作用特点的认识以及匀速圆周运动向心力概念的把握，另一方面将两者结合最终得出带电粒子在磁场中的运动规律，学生能够充分体会到物理知识的联系性和规律性，这不仅有助于他们学会知识，而且使他们会学知识，学好本节内容将增强学生科学素质，能为今后进一步更好地掌握学习方法打下基础。说教材分析教材的处理依托教材，灵活补充说学情分析1、学生已有知识和经验

高二学生已有一定的阅读、分析、归纳概括的能力，总体上学生已经学习了匀速圆周运动内容，能够计算关于圆周运动向心力、半径、周期等问题，在本章前面部分，业已学习过运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力的大小计算、方向判定。2、学生可能遇到的困难学生学习水平各异，基础掌握参差不齐，对知识点的掌握缺乏系统性，学生分析问题解决问题的能力还不是很全面，因此本节中“命题求解的思路”对于学生来说是需要重点加强掌握的。

说教学目标、重、难点设计（二）过程与方法

①、通过回忆洛伦兹力方向与观察演示课件——带电粒子轨迹特点相结合分析培养学生透过现象抓住内在本质联系的洞察能力

②、通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑分析推理能力。

教学目标（－）知识与技能

①、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动

②、会推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解决有关问题

③、知道质谱仪的工作原理（三）情感态度与价值观质谱仪将基本的带电粒子在磁场中运动规律直接推至科研最前沿——同位素的分析测定，让学生亲身体会到物理知识对于人类认识与改造世界过程中所起的巨大作用，有助于培养学生对物理的学习兴趣。说教学目标、重、难点设计（四）美育渗透点用《仿真物理实验室》软件演示粒子在磁场中做各种运动的精美图像感染学生，提高学生对物理学图像形式美的审美感受力。说教学目标、重、难点设计教学重点与难点

重点：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能用来分析有关问题。难点：①、确定垂直进入匀强磁场中的带电粒子运动是垂直磁场平面上的匀速圆周运动，

②、综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子运动的问题。带电粒子的重力通常为什么不考虑？疑点说教法、学法设计教法：

本节课从研究带电粒子在电场中运动情况与磁场中运动情况对比入手，采用启发式教学与发现法想结合，引导学生自己一步步得出带电粒子在磁场中的运动轨迹情况，并辅以直观演示法与分析归纳法等综合教学方法，使学生建立猜想—→观察—→分析—→推理—→归纳—→应用这一学习流程。学法：对学生进行科学发现流程化的学法指导，使他们建立科学、合理、有效的学习体系。学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析粒子做匀速圆周运动的原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力．说教学手段

教学手段只是课堂教学的辅助部分，因此力求实用、科学合理，适合本课特点，因此用实物投影仪增大课堂容量、提高课堂效率，利用多媒体课件展示带电粒子在磁场中的各种运动，特别是通过《仿真物理实验室》软件很容易模拟不同质量、电量、电性的粒子的运动，直观易于接受突破难点。用质谱仪、回旋加速器等图片增加学生学习兴趣。说教学流程本节教学首先通过演示实验告诉学生，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动这一结论，然后试着用力与运动的关系分析粒子为什么做匀速圆周运动，再由学生推导带电粒子在磁场中的运动半径和周期。（整体感知）说教学流程1、新课引入

（1）.首先引导学生回顾带电粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力的大小及方向,知道大小

F洛=qvB，方向则根据左手定则判断(始终垂直于速度方向)（图片）（2）设计两种情况下带电粒子运动轨迹：①垂直进入匀强电场②垂直进入匀强磁场，比较各自运动情况。说教学流程2、观察演示实验：

（1）利用《仿真物理实验室》软件模拟带电粒子在电场、磁场中运动，(课件）

（2）洛仑兹力演示仪。（先介绍洛伦兹力演示仪的工作原理，由电子枪发出的电子射线可以使管内的低压水银蒸气发出辉光，显示出电子的径迹。并说明相关问题在160-161页）

说教学流程3、突出重点，化解难点

（1）.

轨迹问题

先设计下列一组设问，引导学生思考

①F洛在什么平面内？它与v的方向关系如何？

②F洛对运动电荷是否做功?

③F洛对运动电荷起何作用？

④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？

带电粒子在磁场中的运动轨迹这一重点就在教师精心设计引导下由学生自行解决说教学流程（2）半径公式与周期公式

设问：带电粒子做匀速圆周运动时什么力作为向心力?

学生答：F向=F洛=qvB

设问：向心力与速度、半径关系?

学生答：F向=mv2/r

继续推导得出：qvB=mv2/r→r=mv/qB，即半径公式，鼓励学生试着推导周期公式，结合前面已得的半径公式，学生不难得出T=2πm/qB，即周期公式。

说教学流程

半径公式与周期公式的实际问题应用设计下列几点讨论:①质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的能量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？③在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？④同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期怎样改变？

通过上述讨论可在加速学生对于两个公式应用的熟练掌握同时解决能量和动量在其中的应用关系。课件模拟说教学流程先安排课本P162例题作为学生过渡性练习

［例题1］课本例题

（3）质谱仪再举一道例题：［例题2］说教学流程4、反馈练习，巩固知识

为使学生所学知识具有稳定性，并使知识顺利迁移。本堂课安排两道习题进行巩固练习，课堂练习的的安排应遵循由易及难，循序渐进的的教学原则。其中［例3］是对周期公式的简单应用，目的在于熟练运用相关知识，［例4］则是在此基础上更进一步，将较复杂的粒子偏转的平面几何知识与周期公式和半径公式相结合，使学生思维想纵深化发展。

4、反馈练习，巩固知识

说教学流程

本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况，经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动．并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式．最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪．但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时，带电粒子将不再是作匀速圆周运动。（感兴趣同学可深入探讨）5、总结、扩展说教学流程6、布置作业

课本P163（1）～（5）题说教学板书设计板书如下：

五、带电粒子在磁场中的运动

质谱仪一、运动轨迹

粒子作匀速圆周运动

二、半径和周期运动半径：运动周期：三、质谱仪教学反思与后记本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有很强的分析“力和运动关系”的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生思考的时间。

教学后记：谢谢指教！

说设计理念

说教材分析

说学情分析

说教学板书设计

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说教学手段

说教学流程

教学反思与后记《带电粒子在磁场中运动质谱仪》洛仑兹力演示仪［实验现象］［实验现象］在电场中粒子轨迹是抛物线，在磁场中轨迹弯曲成圆形。例1、如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后让粒子垂直进入磁感应强度为B的磁场中，最后打到底片D上。(1)粒子进入磁场时的速率。(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。解：（1）利用电场加速（无初速释放）粒子在S1区做初速度为零的匀加速直线运动。由动能定理知，粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即由此可得。（2）利用磁场偏转：

［例2］当氢的三种同位素如氕、氘、氚以相同的速度进入同一匀强磁场，求它们的轨道半径比?(电脑课件显示)

引导学生分析出氕、氘、氚的运动半径不一样

如果有一种仪器能够利用这一原理把几种同位素从同一入口飞入，从不同入口飞出的话，就检测出某一束粒子中是否含有同位素了，如果有，若能准确测量出每一种同位素的运动半径，就能够准确测定同位素的原子量了，利用这一原理制造出的一种仪器叫做质谱仪以此例帮助学生加深对质谱仪原理和功用的认识。［例3］一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5s.已知匀强磁场的磁感应强度为0.8T，则该粒子的质量与其电量的比值为多少？

4、反馈练习，巩固知识

［例4］同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？（2）这些速度的大小关系为

。（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为

。.

4、反馈练习，巩固知识

说设计理念

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说教学流程

教学反思与后记

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说学情分析说教学板书设计

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说教学手段

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