北京市第二十四中学教科版高中物理选修3-1教案：3.5 洛伦兹力的应用
文档属性
| 名称 | 北京市第二十四中学教科版高中物理选修3-1教案：3.5 洛伦兹力的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 165.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-12-01 20:55:39 | ||
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文档简介
教学设计
课题名称 洛伦兹力的应用
科目 物理 教学对象 高二学生 课时 1
设计者 殷名扬
一、教材内容分析
本节知识与现代科技联系较多，综合性较强，有很明显的力学特征，要善于将力学知识和方法进行迁移运用。带电粒子在磁场中运动的知识在现代科学技术中有较为广泛的实例应用，了解质谱仪、回旋加速器的基本结构和工作原理是本节的重点，同时培养学生综合运用力学知识和电学知识的能力。带电粒子在电场和磁场中的受力和运动分析问题也是高考的重要考点。
二、教学目标
[课标要求](1)认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。(2)了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。[具体分析教学目标]知识技能：1. 知道利用磁场控制带电粒子的偏转。2. 了解速度选择器、质谱仪，回旋加速器的基本结构和工作原理。过程方法：1. 以问题设置引导学生思考，感受运用物理学原理解决实际问题的方法2. 通过在速度选择器、质谱仪、回旋加速器等背景下研究带电粒子在场中的运动，强化电场加速、磁场偏转的意义及相关仪器的设计思路。情感、态度、价值观：1. 创设问题情境，激发学生探究问题的热情。2. 通过实例分析，体会物理知识的应用价值。
三、学情分析
学生对电场和磁场的知识已有了一定的认识， ( http: / / www.21cnjy.com )本节课希望通过问题的设置促进学生思考，让学生运用已有的知识来获取新知识，即运用洛伦兹力和向心力的知识了解质谱仪、回旋加速器的工作原理。
四、教学过程
资源准备、教师活动、预计时间 学生活动、预计时间 设计意图
极光视频引课炫美的极光是来自太阳的带电微粒在地磁场的作用下向地球两极聚集，并作用于大气层中的原子，发出奇异光芒的现象。 观看视频 从极光自然现象的美景引入，使学生在轻松的氛围中感受自然美和物理美
洛伦兹力演示仪：介绍仪器：提问与演示：问题1：不加磁场时电子束的轨迹如何？问题2：给励磁线圈通电，在玻璃泡所在空间产生垂直纸面向内的磁场，电子束的轨迹又会怎样呢？问题3：保持电子枪的加速电压不变，改变励磁线圈的电流，电子束的轨迹会如何变化呢？问题4：保持励磁线圈的电流不变，改变电子枪的加速电压，电子束的轨迹会如何变化呢？ 思考，根据已有知识做出判断观察演示实验，验证自己的预测 一系列问题的提出由浅入深，学生运用已学的知识对实验现象做出判断，然后通过观察实验验证自己的预测
速度选择器：问题1：带正电的粒子q以速度v垂直于电场方向进入匀强电场（不计重力），粒子将做怎样的运动？问题2：若外加一匀强磁场，使该带电粒子的运动不发生偏转，则所加匀强磁场的方向和大小是怎样的？问题3：若在该装置左右各加一块中心有小孔的 ( http: / / www.21cnjy.com )挡板，使电荷量相同、速度不同的带电粒子从左边挡板的小孔o射入，速度为多大的粒子才会从右边挡板的小孔o’射出？问题4：（1）若将一个能通过的正电荷换成一个电荷量相等、速度不变的负电荷，它还能通过该装置吗？为什么？（2）若将一个能通过的正电荷换成速度大小不变，从右边进入，它还能通过该装置吗？为什么？ 学生思考并回答问题，发现该装置与粒子的电性、电荷量大小无关，只与粒子运动速度的大小和方向有关，所以叫做速度选择器 受力分析、运动状态分析是解决问题的关键
质谱仪：介绍主要结构提出6个交流讨论问题，引导分析工作原理 教师引导学生对结果进行讨论，让学生了解有关质谱仪的知识，了解质谱仪在科学研究中的作用 锻炼学生分析能力，体验科学探究的快乐
直线加速器：问题1：用什么方法可以加速带电微粒？ 问题2：带电粒子一定，要使其获得能量增大，可采取什么方法？问题3：实际所加的电压，若不能使带电粒子达到所需的能量，该怎么办？能否寻找一种既可使带电粒子实现多级加速，又不必增加设备长度的方法？ 分析猜测：电场加速，Uq=EK提高加速电压通过多级电场加速获得高能粒子，nUq=Ek 通过对加速方法的讨论认识电场、磁场的不同作用
回旋加速器：问题1：有什么办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复的“转圈圈”的加速，这样加速装置所占的空间就会大大的缩小了。问题2：带电粒子每加速一次，它在磁场中运动的轨道半径有什么变化？为什么？问题3：为使带电粒子不断在电场中加速，对提供加速电压的电源有什么要求？问题4：带电粒子不断加速后运动越来越快，这样是否粒子走过半圆的时间越来越短，电源两极正负变换就要越来越快，从而造成技术上的一个难题？介绍主要结构问题5：粒子所能获得的最大能量与什么因素有关？ 分析，可以让粒子通过磁场做圆周运动，反复的“转圈圈”加速粒子在磁场中运动的周期与速度无关，所以电场变化的周期不变带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关，盒子越大，粒子获得的能量就越大 多级问题的设置，引导学生思考分析，了解加速器发展过程，体会科学发现的快乐
播放视频“跑起来”的神奇粒子 观看视频 引发学生对科技的思考，了解加速后的粒子在生产和生活中神奇应用----物理与自然、科技、生活密不可分。
板书设计： §3.5洛伦兹力的应用速度选择器 二、质谱仪 三、回旋加速器
课堂小结：
五、教学流程图
六、教学评价设计
课程设置多级问题，启发学生思考，引导应用物理规律解决实际问题。课堂教学中学生思考、分析、讨论问题，填写学案上三种应用的结构图和原理，在体验学习的过程中，了解速度选择器、质谱仪，回旋加速器的基本结构和工作原理，落实教学目标。同时认识带电粒子在电场、磁场的受力与运动，理解带电粒子在场中几种典型的运动——电场加速、磁场偏转、受力平衡匀速直线运动。
七、教学反思
略
受力分析
运动分析
电场加速
磁场偏转
受力平衡匀速直线运动
速度选择器
质谱仪
回旋加速器
设置问题引出速度选择器
交流讨论、探究质谱仪的工作原理
由直线加速器过度回旋加速器，了解其构造和原理
观看视频“跑起来”的神奇粒子
极光视频引课
判断预测并观察洛伦兹力演示仪
课题名称 洛伦兹力的应用
科目 物理 教学对象 高二学生 课时 1
设计者 殷名扬
一、教材内容分析
本节知识与现代科技联系较多，综合性较强，有很明显的力学特征，要善于将力学知识和方法进行迁移运用。带电粒子在磁场中运动的知识在现代科学技术中有较为广泛的实例应用，了解质谱仪、回旋加速器的基本结构和工作原理是本节的重点，同时培养学生综合运用力学知识和电学知识的能力。带电粒子在电场和磁场中的受力和运动分析问题也是高考的重要考点。
二、教学目标
[课标要求](1)认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。(2)了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。[具体分析教学目标]知识技能：1. 知道利用磁场控制带电粒子的偏转。2. 了解速度选择器、质谱仪，回旋加速器的基本结构和工作原理。过程方法：1. 以问题设置引导学生思考，感受运用物理学原理解决实际问题的方法2. 通过在速度选择器、质谱仪、回旋加速器等背景下研究带电粒子在场中的运动，强化电场加速、磁场偏转的意义及相关仪器的设计思路。情感、态度、价值观：1. 创设问题情境，激发学生探究问题的热情。2. 通过实例分析，体会物理知识的应用价值。
三、学情分析
学生对电场和磁场的知识已有了一定的认识， ( http: / / www.21cnjy.com )本节课希望通过问题的设置促进学生思考，让学生运用已有的知识来获取新知识，即运用洛伦兹力和向心力的知识了解质谱仪、回旋加速器的工作原理。
四、教学过程
资源准备、教师活动、预计时间 学生活动、预计时间 设计意图
极光视频引课炫美的极光是来自太阳的带电微粒在地磁场的作用下向地球两极聚集，并作用于大气层中的原子，发出奇异光芒的现象。 观看视频 从极光自然现象的美景引入，使学生在轻松的氛围中感受自然美和物理美
洛伦兹力演示仪：介绍仪器：提问与演示：问题1：不加磁场时电子束的轨迹如何？问题2：给励磁线圈通电，在玻璃泡所在空间产生垂直纸面向内的磁场，电子束的轨迹又会怎样呢？问题3：保持电子枪的加速电压不变，改变励磁线圈的电流，电子束的轨迹会如何变化呢？问题4：保持励磁线圈的电流不变，改变电子枪的加速电压，电子束的轨迹会如何变化呢？ 思考，根据已有知识做出判断观察演示实验，验证自己的预测 一系列问题的提出由浅入深，学生运用已学的知识对实验现象做出判断，然后通过观察实验验证自己的预测
速度选择器：问题1：带正电的粒子q以速度v垂直于电场方向进入匀强电场（不计重力），粒子将做怎样的运动？问题2：若外加一匀强磁场，使该带电粒子的运动不发生偏转，则所加匀强磁场的方向和大小是怎样的？问题3：若在该装置左右各加一块中心有小孔的 ( http: / / www.21cnjy.com )挡板，使电荷量相同、速度不同的带电粒子从左边挡板的小孔o射入，速度为多大的粒子才会从右边挡板的小孔o’射出？问题4：（1）若将一个能通过的正电荷换成一个电荷量相等、速度不变的负电荷，它还能通过该装置吗？为什么？（2）若将一个能通过的正电荷换成速度大小不变，从右边进入，它还能通过该装置吗？为什么？ 学生思考并回答问题，发现该装置与粒子的电性、电荷量大小无关，只与粒子运动速度的大小和方向有关，所以叫做速度选择器 受力分析、运动状态分析是解决问题的关键
质谱仪：介绍主要结构提出6个交流讨论问题，引导分析工作原理 教师引导学生对结果进行讨论，让学生了解有关质谱仪的知识，了解质谱仪在科学研究中的作用 锻炼学生分析能力，体验科学探究的快乐
直线加速器：问题1：用什么方法可以加速带电微粒？ 问题2：带电粒子一定，要使其获得能量增大，可采取什么方法？问题3：实际所加的电压，若不能使带电粒子达到所需的能量，该怎么办？能否寻找一种既可使带电粒子实现多级加速，又不必增加设备长度的方法？ 分析猜测：电场加速，Uq=EK提高加速电压通过多级电场加速获得高能粒子，nUq=Ek 通过对加速方法的讨论认识电场、磁场的不同作用
回旋加速器：问题1：有什么办法可以让带电粒子在加速后又转回来被第二次加速，如此反复的“转圈圈”的加速，这样加速装置所占的空间就会大大的缩小了。问题2：带电粒子每加速一次，它在磁场中运动的轨道半径有什么变化？为什么？问题3：为使带电粒子不断在电场中加速，对提供加速电压的电源有什么要求？问题4：带电粒子不断加速后运动越来越快，这样是否粒子走过半圆的时间越来越短，电源两极正负变换就要越来越快，从而造成技术上的一个难题？介绍主要结构问题5：粒子所能获得的最大能量与什么因素有关？ 分析，可以让粒子通过磁场做圆周运动，反复的“转圈圈”加速粒子在磁场中运动的周期与速度无关，所以电场变化的周期不变带电粒子获得的最大能量与D形盒半径有关，盒子越大，粒子获得的能量就越大 多级问题的设置，引导学生思考分析，了解加速器发展过程，体会科学发现的快乐
播放视频“跑起来”的神奇粒子 观看视频 引发学生对科技的思考，了解加速后的粒子在生产和生活中神奇应用----物理与自然、科技、生活密不可分。
板书设计： §3.5洛伦兹力的应用速度选择器 二、质谱仪 三、回旋加速器
课堂小结：
五、教学流程图
六、教学评价设计
课程设置多级问题，启发学生思考，引导应用物理规律解决实际问题。课堂教学中学生思考、分析、讨论问题，填写学案上三种应用的结构图和原理，在体验学习的过程中，了解速度选择器、质谱仪，回旋加速器的基本结构和工作原理，落实教学目标。同时认识带电粒子在电场、磁场的受力与运动，理解带电粒子在场中几种典型的运动——电场加速、磁场偏转、受力平衡匀速直线运动。
七、教学反思
略
受力分析
运动分析
电场加速
磁场偏转
受力平衡匀速直线运动
速度选择器
质谱仪
回旋加速器
设置问题引出速度选择器
交流讨论、探究质谱仪的工作原理
由直线加速器过度回旋加速器，了解其构造和原理
观看视频“跑起来”的神奇粒子
极光视频引课
判断预测并观察洛伦兹力演示仪
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