带电粒子在磁场中的运动教案设计

带电粒子在磁场中的运动教案设计

学问目标

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、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题．

3、知道质谱仪的工作原理．

力量目标

通过推理、推断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培育同学严密的规律推理力量．

情感目标

通过学习质谱仪的工作原理，让同学熟悉先进科技的进展，有助于培育同学对物理的学习爱好．

教材分析

本节重点是讨论带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律：半径以及周期，通过复习相关力学学问，利用力于运动的关系突破这一重点，需要留意的是：

1、确定垂直射入匀强电场中的带电粒子是匀速圆周运动；

2、带电粒子的重力通常不考虑。

教法建议

由于我们讨论的是带电粒子在磁场中的运动状况，讨论的是磁场力与运动的关系，因此教学开头，需要同学回忆相关的力学学问，为了引导同学分析推导粒子做匀速圆周运动的缘由、规律，老师可以通过试验演示引入，让同学仔细观看试验现象，结合运动和力的关系分析缘由，总结规律，乐观思索、争论例题，对规律加深理解、提高应用力量．最终通过例题讲解，加深学问的理解．

教学设计方案

带电粒子在磁场中的运动质谱仪

一、素养训练目标

（一）学问教学点

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、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题．

3、知道质谱仪的工作原理．

（二）力量训练点

通过推理、推断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培育同学严密的规律推理力量．

（三）德育渗透点

通过学习质谱仪的工作原理，理解高科技的巨大力气．

（四）美育渗透点

用电子射线管产生的电子做圆周运动的精致图像感染同学，提高同学对物理学图像形式美的审美感受力．

二、学法引导

1、老师通过演示试验法引入，复习提问法引导同学分析推导粒子做匀速圆周运动的缘由、规律．通过例题讲解，加深理解．

2、同学仔细观看试验现象，结合运动和力的关系分析缘由，总结规律，乐观思索、争论例题，对规律加深理解、提高应用力量．

三、重点难点疑点及解决方法

1、重点

带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期．

2、难点

确定垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动．

3、疑点

带电粒子的重力通常为什么不考虑？

4、解决方法

复习力学学问、引导同学利用力与运动的关系分析，争论带电粒子在磁场中的运动状况。

四、课时支配

1课时

五、教具学具预备

演示用特制的电子射线管。

六、师生互动活动设计

老师先通过演示试验引入，再启发引导同学用力学学问分析缘由，推导规律，通过例题讲解，同学思索和争论进一步加深对学问的理解，提高同学运用学问解决实际问题的力量。

七、教学步骤

（一）明确目标

（二）整体感知

本节教学首先通过演示试验告知同学，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，再由同学推导带电粒子在磁场中的运动半径和周期，依据力学学问，重点是理解运动半径与磁感应强度、速度的关系；运动周期与粒子速率和运动半径无关．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1、引入新课

上一节我们学习了洛仑兹力的概念，我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时，会受到大小，方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用，今日我们来讨论一下，受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的？

2、粒子为什么做匀速圆周的运动？

首先通过演示试验观看到，当带电粒子的初速度方向与匀强磁场方向垂直时，粒子的运动轨道是圆．

在力学中我们学习过，物体作匀速圆周运动的条件是物体所受的合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直．当带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时，通常它的重力可以忽视不计（请同学们争论），可看作只受洛仑兹力作用，洛仑兹力方向和速度方向在同一个平面内，由于洛仑兹力方向总与速度方向垂直，因而它对带电粒子不做功，依据动能定理可知运动粒子的速度大小不变，再由可知，粒子在运动过程中所受洛仑兹力的大小即合外力的大小不变，依据物体作匀速圆周运动的条件得出带电粒子垂直匀强磁场运动时，作匀速圆周运动．

3、粒子运动的轨道半径和周期公式

带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时做匀速圆周运动，其向心力等于洛仑兹力，请同学们依据牛顿其次定律，推导带电粒子的运动半径和周期公式．

经过推导得出粒子运动半径，运动周期。

运用学过的力学学问理解，当粒子运动速度较大时，粒子要离心运动，其运动半径增大，所以速度大，半径也大；当磁场较强时，运动电荷受洛仑兹力增大，粒子要向心运动，其运动半径减小，所以磁感应强度大，半径小．由于带电粒子运动速度大时，其运动半径大，运动轨迹也长，可以理解粒子运动的周期与速度的大小和轨道半径无关．为了加深同学们对半径和周期公式的理解，举下面的例题加以练习．

［例1］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点动身分别到达1、2、3点所用时间关系为．

4、质谱仪

首先请同学们阅读课本上例题的分析求解过程，然后组织同学争论质谱仪的工作原理．

（四）总结、扩展

本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的状况，经过试验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动