高中物理-带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计一、教学目标1、知识与技能（1）理解洛伦兹力对粒子不做功；（2）理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；（3）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，知道它们与哪些因素有关；2、过程与方法：通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。3、情感、态度与价值观：通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。二、教学重点、难点教学重点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。教学难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹。三、教学方法实验法（演示实验，师生互动实验），讨论法，类比法等。四、教学用具

教学方法：实验观察法、讲述法、分析推理法。教学用具：洛伦兹力演示仪、多媒体辅助教学设备。（一）引入新课观赏—大自然的美妙奇观问题1：同学们看到的是什么景象？问题2：为什么会产生这样的景象？这种景象主要出现在哪里？（二）进行新课思考：要研究带电粒子在磁场中运动，应该研究它的哪些物理量？探究一:（小组讨论）带电粒子在磁场中的运动已知带电粒子质量为m，电荷量为q，速度大小为V，磁感应强度为B，以下列不同方式进入磁场将做什么运动？（1）V||B进入磁场（2）VB进入磁场（3）斜射入磁场学生回答：（1）V||B进入磁场判断下图中所受的洛伦兹力大小问题1：带电粒子平行进入磁场中，将做什么运动？（2）VB进入磁场判断下图中带电粒子所受的洛伦兹力的大小和方向问题2：带电粒子垂直进入磁场中，将做什么运动？（3）带电粒子斜射入磁场判断下图中带电粒子所受的洛伦兹力的方向问题3：带电粒子斜射入匀强磁场时，做什么运动（不计重力）探究二、实验验证用洛伦兹力演示仪观察运动电子在磁场中的运动认识洛伦兹力演示仪（2）演示实验①励磁线圈不通电时，电子的轨迹为________．②励磁线圈通电后，电子的轨迹为__________③电子速度不变，磁感应强度增大时，圆半径___________④磁感应强度不变，速度增大时，圆半径___________探究三、匀速圆周运动小组讨论并推导：带电粒子质量为m，电荷量为q，运动速度为V，在磁感应强度为B磁场中做圆周运动。（1）半径表达式（2）周期表达式。运动周期洛伦兹力提供向心力运动周期洛伦兹力提供向心力总结规律：T与v无关，与r无关，与粒子的质量m、电荷量q和磁感应强度B有关。独立完成（3分钟）例题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的磁场中做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，求：①粒子进入磁场时的速率②粒子在磁场中运动的轨道半径学生板书并讲解：教师总结：质谱仪加速电场：匀加速直线运动加速电场：匀加速直线运动偏转磁场：匀速圆周运动偏转磁场：匀速圆周运动小结1小结1、V||B进入磁场匀速直线运动2、VB进入磁场匀速圆周运动3、斜射入磁场螺旋运动4、质谱仪巩固训练：巩固训练：氢的三种同位素氕、氘、氚的电量之比为1：1：1，质量之比为1：2：3，它们最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和a、b、c三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（）A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氚、氘、氕B．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氘、氚、氕C．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氘、氚、氕D．a、b、c三条质谱线依次排列的顺序是氚、氘、氕思考：你知道极光的是怎样形成的了吗？为什么在低纬度看不到极光那？请尝试解释地球是怎样保护我们的？思考：你知道极光的是怎样形成的了吗？为什么在低纬度看不到极光那？请尝试解释地球是怎样保护我们的？学情分析通过本章前五节的学习，学生已经对圆周运动向心力的表达式基本掌握，以及运动的合成与分解也在高一阶段学习分析过，但是该部分的学习过去了太长时间，学生对部分已经遗忘了很多，因此，在上课用到这部分时，要给学生留有思考和回想的时间。同时，学生也已经对磁场以及运动电荷在磁场中的运动有了很好的了解。该部分学生掌握起来也不是很好，尤其是利用左手定则判断带负电的运动电荷的洛伦兹力的方向时极易出错。因此在课上用到左手定则时，要注意引导学生复习巩固左手定则。本节课，学生在分析带电粒子垂直和平行进入磁场的情况时相对较容易，但在分析以一般角度进入磁场的运动情况时，有一定的难度，在教师适当引导下学生也能很快的根据矢量的合成与分解进行分析问题。学生在推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期时，想到利用向心力了，但是公式书写出现了很多问题。同时通过让学生到黑板上展示小组讨论结果和自己计算情况时，及时发现学生存在的问题。效果分析本节课先是通过美丽极光的视频引入洛伦兹力，很好的调动了学生的积极性。随后先利用理论推导带电粒子在磁场中的运动，按照学生的认知规律，由简单到复杂认知原则，学生首先认识了带电粒子在平行和垂直进入磁场的运动情况，后利用运动的合成和分解认识了一般角度进入磁场运动情况，给学生铺设小台阶，很好的激发了学生的探究情趣。后通过实验验证了带电粒子在匀强磁场中的运动情况，让学生体会实践是检验真理的标准，洛伦兹力演示实验现象明显，能很好的激发学生的学习积极性。本节课在推导带电粒子的半径和周期时，学生讨论热烈，同时利用小黑板展示，很好的调动了学生团结合作的积极性。通过学生到黑板上展示例题和限时训练，很好的检测学生掌握的情况，学生主要存在的问题：（1）学生的语言组织不是很理想（2）学生到黑板上展示时，由于过度紧张，出现了一些低级错误。这就要求在以后的教学中多让学生到黑板上做题和讲题，从而消除学生的紧张情绪。最后，通过分析极光现象，呼应开头，并激发学生热爱我们赖以生存的地球。教材分析首先展示了洛伦兹力演示仪的结构，并给出了演示实验，同时在观察之前先讨论，后观察实验现象，让学生做到心中有数。其次在带电粒子在匀强磁场中的运动部分，展示带电粒子垂直进入磁场时，做圆周运动的情况，并通过思考与讨论部分来判断粒子的速度、磁场的强弱对圆半径的影响。并通过例题质谱仪了解质谱仪的结构和原理，同时巩固了带电粒子垂直进入磁场的做圆周运动的半径和周期的求解。再次通过课后题第一、二题的设计，训练学生判断粒子的速度、磁场的强弱对圆半径的影响，同时第三题加深了对质谱仪的原理的巩固。评测练习A组检测1.试判断下列图中带电粒子所受洛伦兹力的方向向上的是()2、在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则（）A．粒子的速率加倍，周期减半B．粒子的速率加倍，轨道半径减半C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D．粒子的速率不变，周期减半3、如图所示，a、b是位于真空中的平行金属板，a板带正电，b板带负电，两板间的电场为匀强电场，场强为E。同时在两板之间的空间中加匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B。一束电子以大小为v0的速度从左边S处沿图中虚线方向入射，虚线平行于两板，要想使电子在两板间能沿虚线运动，则v0、E、B之间的关系应该是（）A、 B、C、 D、B组检测1.在高真空的玻璃管中，封有两个电极，当加上高电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线．如在阴极射线管的正上方平行放置一根通以强电流的长直导线，其电流方向如图所示．则阴极射线将会()A．向上偏斜B．向下偏斜C．向纸内偏斜D．向纸外偏斜2．如图所示，a和b是从A点以相同的动能射入匀强磁场的两个带等量电荷的粒子运动的半圆形径迹，已知ra=2rb，则由此可知（）A．两粒子均带正电，质量比ma/mb=4B．两粒子均带负电，质量比ma/mb=4C．两粒子均带正电，质量比ma/mb=1/4D．两粒子均带负电，质量比ma/mb=1/43、如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是()A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq\f(E,B)D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小课后反思本节课先是通过观察极光现象的视频引入洛伦兹力，很好的调动了学生的积极性，随后理论和实验验证了带电粒子在匀强磁场中的运动情况，按照学生的认知规律，由简单到复杂认知原则，学生首先分析带电粒子垂直和平行进入磁场的情况时相对较容易，但在分析以一般角度进入磁场的运动情况时，有一定的难度，在教师适当引导下学生也能很快的根据矢量的合成与分解进行分析问题，借助学生用胳膊演示一般角度粒子的运动情况，加深学生对该部分的了解。给学生铺设小台阶，很好的激发了学生的探究情趣。后通过实验验证了带电粒子在匀强磁场中的运动情况，让学生体会实践是检验真理的标准，洛伦兹力演示实验现象明显，能很好的激发学生的学习积极性。本节课在推导粒子的半径和周期时，学生讨论热烈，同时利用小黑板展示，很好的调动了学生团结合作的积极性，同时引导学生利用圆周运动向心力表达式，利用学生的头脑风暴，激发学生多种方法求解运动周期T。最后，通过分析极光现象，呼应开头，并激发学生热爱我们赖以生存的地球。同时，通过学生在展示例题质谱仪的计算和限时训练，可以看出学生在紧张的情况下，很容易出现了错误，在以后的教学中要多给学生锻炼讲题的机会，培养学生讲题能力，锻炼学生语言组织能力。课标分析新课标内容标准：通过实验，认识洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向，会计算。兹力的大小，了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。新课标具体要求：通过实验认识洛伦兹力，了解影响洛伦兹力大小和方向