人教版(新教材)高中物理选择性必修2教学设计1：1 3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第二册PAGEPAGE11.3带电粒子在匀强磁场中的运动本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了实验探究加理论分析与推导的方式.带着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中尝到成功的喜悦。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，并会用它们解答有关问题。2．过程与方法通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场(电场、磁场)中的问题，培养学生的分析推理能力。教学过程带电粒子在匀强磁场中的运动讨论：若带电粒子（不计重力）以沿着与匀强磁场垂直的方向射入磁场，粒子将如何运动？由于是匀强磁场，洛伦兹力大小保持不变洛伦兹力的方向总是与速度方向垂直，洛伦兹力只会改变粒子速度的方向，不会改变其大小所以，沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动二、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期匀强磁场中带电粒子运动轨迹的半径与哪些因素有关？思路:带电粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。可见r与速度v、磁感应强度B、粒子的比荷有关实验演示：洛伦兹力演示仪①加速电场：作用是改变电子束出射的速度②励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场1.不加磁场时观察电子束的径迹。2.给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生沿两线圈中心连线方向，由纸内指向读者的磁场，观察电子束的径迹。3.保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化。4.保持出射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期有何特征？可见同一个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度无关三、带电粒子在磁场中运动情况研究研究带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题，应按照“一找圆心，二求半径QUOTEmvqB，三求周期QUOTE2πmqB或时间”的基本思路分析。1.圆心的确定（1）若已知入射方向和出射方向，作入射速度出射速度的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。（2）若已知入射方向和出射点的位置，做入射速度垂线及弦的中垂线，交点就是圆弧轨道的圆心。2.半径的确定由于已知条件的不同，求半径有两种方法：一是已知物理量(q、m、B、v)，利用半径公式求半径。二是已知其他几何量利用数学图形知识求半径，一般利用几何知识，常用解三角形的方法。3.运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：t＝QUOTEα360°T(或t=QUOTEα2πT)．可见粒子转过的圆心角越大，所用时间越长．说明：1.轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，在磁场中运动的时间与周期、偏转角相联系。2.粒子速度的偏向角(φ)等于圆心角(α)，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角θ)的2倍(如图)，即φ＝α＝2θ＝ωt例.如图所示，一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿过磁场的时间是________。〖解析〗(1)画轨迹，找圆心。电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧的一部分，又因为F洛⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时两个洛伦兹力的交点上，即上图中的O点。(2)定半径。由几何知识知，弧AB的圆心角θ＝30°，OB为半径。所以r=dsin30°=2d，又由(3)定时间。因为弧AB的圆心角是30°，所以穿过时间t=T故t=〖答案〗2dBe教学反思本节的重点是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，并掌握分析解决此类问题的一般步骤．难点是运用圆周运动的相关知识分析粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动．并综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场中的问题．这需要学生综合圆周运动、平面几何、牛顿运动定律及能量来解决问题，对知识的基础要求比较高．因此，设置了一个问题组，由易到难，采用小组合作讨论的方式，深挖学生在理解上的易错点，使学生进行深入讨论