1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 说课课件（共24张PPT） 2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 说课课件（共24张PPT） 2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 30.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-08-02 09:57:05 | ||
图片预览
文档简介
(共24张PPT)
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
说课目录
01
02
03
04
05
06
07
说教材
说学情
说教学目标
说教学重点难点
说教学方法
说教学过程
说板书设计
一、说教材
本节内容是学习了磁场对运动电荷的作用力基础上的拓展和延伸，讨论了带电粒子在匀强磁场中的运动，既能帮助学生加深对匀速圆周运动的认识，又能帮助学生提升对概念规律的灵活应用的能力，建立核心概念与规律的联系，形成科学的物理观念 。
二、说学情
通过力学知识的学习，学生对物体做匀速圆周运动的条件有了清晰的了解。但是磁场对带电粒子的影响是一个新的领域，需要引导学生进行理解与探讨。磁场概念比较抽象，学生难以理解磁场与带电粒子运动之间的关系，需要通过实验和实际例子来帮助学生加深理解。
三、说教学目标
01
知道带电粒子垂直射入匀强磁场会做匀速圆周运动。
物理观念
02
通过理论分析粒子圆周运动的半径和周期公式。
科学思维
03
了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用，学以致用。
科学探究
04
通过实验验证带电粒子的运动特点。
科学态度与责任
四、说教学重点、难点
带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径和周期公式，并用来分析有关问题。
理解带电粒子垂直进入匀强磁场会做匀速圆周运动。带电粒子在匀强磁场中偏转及其应用。
教学重点
教学难点
五、说教学方法
本节课采用的是以问题导学、理论推导和科学验证相结合的课堂教学模式，结合小组讨论法。应用真实物理科技情境，提出问题引导学生思考，老师帮助构建物理模型，小组讨论解决问题得出结论，通过演示实验验证结论，回归物理探究本质。
六、说教学过程
教学流程概述
1.物理观念线索
匀速圆周运动（课上复习）
带电粒子在匀强磁场内的圆周运动（理论分析）
半径和周期公式的推导（自主推导）
带电粒子在匀强磁场内的圆周运动的应用（课后探究）
2.科学思维与探究线索
阴极射线在磁场中的偏转
猜想曲线轨迹
实验验证圆周运动的猜想
归纳推理结论
环节一：创设问题情境，引入新课
六、说教学过程
右图是上一节科学漫步中安德森记录的正电子穿过云室时留下的径迹的图片（粒子从上向下运动，磁场垂直纸面向里））。在粒子物理研究中，科学家们通过对带电粒子在电场中、磁场中径迹的分析和比较，可以得到粒子的带电情况、运动情况等许多信息，甚至发现粒子。以上图片是在探测装置云室中带电粒子垂直射入匀强磁场中运动的径迹，科学家们是如何来分析研究的呢？
环节一： 创设问题情境，引入新课
为了研究方便，如下图，将上述情境中的模型简化为一个简单的物理模型：
带电粒子垂直进入匀强磁场中的运动模型。
设置以下问题，学生分组讨论。
①：带电粒子受哪些力作用？
②：带电粒子可能做什么运动？
F
G
环节二：合作研究，展示交流
知识点1：垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动性质
思考与讨论 ：
一个质量为 1.67×10 -27 kg、电荷量为 1.6×10 -19 C 的带电粒子， 以 5×10 5 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。
（1）粒子所受重力与洛伦兹力的大小之比是多少？
（2）在对粒子在匀强磁场中的受力分析时，是否需要考虑重力？
环节二：合作研究，展示交流
思考及讨论以下问题：
1.物体做匀速圆周运动的条件是什么？
2.当带电粒子垂直射入匀强磁场中时，所受洛伦兹力有什么特点？
3.当带电粒子垂直射入匀强磁场中时，带电粒子将做什么样的运动？
带电粒子在磁场中只受洛伦兹力
洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直
只改变速度方向不改变速度大小，对粒子不做功
3、垂直射入磁场的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力
进一步引导学生受力分析：1、粒子的受力分析
重力与洛伦兹力相比可以忽略。
2、洛伦兹力的特点
环节二：合作研究，展示交流
垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，则
1：圆周运动的半径，及可能与哪些因素有关？
2：圆周运动的周期，及可能与哪些因素有关？
知识点2 带电粒子做圆周运动的半径和周期
环节二：合作研究，展示交流
F
F
1: 圆周运动的半径
2：圆周运动的周期
环节三：实验演示，验证结论
洛伦兹力演示器
励磁线圈
玻璃泡
电子枪
加速极电压
选择档
励磁电流
选择档
洛伦兹力演示仪示意图
环节三：实验演示，验证结论
工作原理：
由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。
环节三：实验演示，验证结论
设置以下问题，学生思考 ：
1、若不加磁场，电子做什么运动？
2、电子以垂直于磁场方向的速度射入，做什么运动？
3、仅改变电子初速度的大小，电子运动有什么变化？
4、仅改变磁感应强度的大小，电子运动有什么变化？
环节三：实验演示，验证结论
演示实验2：加磁场，且与电子速度方向垂直
演示实验3： 改变加速电压，从而改变电子初速度
演示实验4：调节励磁电流，从而改变磁场强度
演示实验1：不加磁场
通过理论推导进行猜想，然后再用实验验证猜想，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，并且在学习过程中体验到成功的喜悦。
环节三：实验演示，验证结论
观察实验现象，邀请学生总结实验结果：
①若不加磁场，电子做直线运动；
②沿着与磁场垂直的方向射入磁场的电子，在匀强磁场中做匀速圆周运动；
③磁场强度不变，粒子射入的速度增大，轨道半径也增大；粒子射入的速度减小，轨道半径也减小；
④粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小；磁场强度减小，轨道半径增大 。
环节四： 学以致用
例1：一个质量为 1.67×10 -27 kg、电荷量为 1.6×10 -19 C 的带电粒子，以 5×10 5 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。求：
（1）粒子在磁场中运动的轨道半径；
（2）粒子做匀速圆周运动的周期。
本环节我设计以下两道习题，用来检测学生对圆周运动的周期和半径等知识的掌握情况：
环节四： 学以致用
例2：[多选]在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，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．粒子的速率不变，轨道半径减半
C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4
D．粒子的速率不变，周期减半
环节五：知识小结、深化目标
课堂小结
1、电荷的匀强磁场中的运动形式：
当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动；
2、洛伦兹力提供向心力
圆周运动的半径
圆周运动的周期
七.说板书设计
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 一、运动性质
1、匀速圆周运动的条件
2 、垂直射入匀强磁场的带电粒子的受力分析
3、运动性质：匀速圆周运动
二、匀速圆周运动的速度和周期
1、Fn =F洛 qvB= r=
2. T==
三、 演示实验
1、洛伦兹力演示器及工作原理
2、 通过演示实验验证前面猜想
感谢各位评委老师的倾听！
1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
说课目录
01
02
03
04
05
06
07
说教材
说学情
说教学目标
说教学重点难点
说教学方法
说教学过程
说板书设计
一、说教材
本节内容是学习了磁场对运动电荷的作用力基础上的拓展和延伸，讨论了带电粒子在匀强磁场中的运动，既能帮助学生加深对匀速圆周运动的认识，又能帮助学生提升对概念规律的灵活应用的能力，建立核心概念与规律的联系，形成科学的物理观念 。
二、说学情
通过力学知识的学习，学生对物体做匀速圆周运动的条件有了清晰的了解。但是磁场对带电粒子的影响是一个新的领域，需要引导学生进行理解与探讨。磁场概念比较抽象，学生难以理解磁场与带电粒子运动之间的关系，需要通过实验和实际例子来帮助学生加深理解。
三、说教学目标
01
知道带电粒子垂直射入匀强磁场会做匀速圆周运动。
物理观念
02
通过理论分析粒子圆周运动的半径和周期公式。
科学思维
03
了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用，学以致用。
科学探究
04
通过实验验证带电粒子的运动特点。
科学态度与责任
四、说教学重点、难点
带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径和周期公式，并用来分析有关问题。
理解带电粒子垂直进入匀强磁场会做匀速圆周运动。带电粒子在匀强磁场中偏转及其应用。
教学重点
教学难点
五、说教学方法
本节课采用的是以问题导学、理论推导和科学验证相结合的课堂教学模式，结合小组讨论法。应用真实物理科技情境，提出问题引导学生思考，老师帮助构建物理模型，小组讨论解决问题得出结论，通过演示实验验证结论，回归物理探究本质。
六、说教学过程
教学流程概述
1.物理观念线索
匀速圆周运动（课上复习）
带电粒子在匀强磁场内的圆周运动（理论分析）
半径和周期公式的推导（自主推导）
带电粒子在匀强磁场内的圆周运动的应用（课后探究）
2.科学思维与探究线索
阴极射线在磁场中的偏转
猜想曲线轨迹
实验验证圆周运动的猜想
归纳推理结论
环节一：创设问题情境，引入新课
六、说教学过程
右图是上一节科学漫步中安德森记录的正电子穿过云室时留下的径迹的图片（粒子从上向下运动，磁场垂直纸面向里））。在粒子物理研究中，科学家们通过对带电粒子在电场中、磁场中径迹的分析和比较，可以得到粒子的带电情况、运动情况等许多信息，甚至发现粒子。以上图片是在探测装置云室中带电粒子垂直射入匀强磁场中运动的径迹，科学家们是如何来分析研究的呢？
环节一： 创设问题情境，引入新课
为了研究方便，如下图，将上述情境中的模型简化为一个简单的物理模型：
带电粒子垂直进入匀强磁场中的运动模型。
设置以下问题，学生分组讨论。
①：带电粒子受哪些力作用？
②：带电粒子可能做什么运动？
F
G
环节二：合作研究，展示交流
知识点1：垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动性质
思考与讨论 ：
一个质量为 1.67×10 -27 kg、电荷量为 1.6×10 -19 C 的带电粒子， 以 5×10 5 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。
（1）粒子所受重力与洛伦兹力的大小之比是多少？
（2）在对粒子在匀强磁场中的受力分析时，是否需要考虑重力？
环节二：合作研究，展示交流
思考及讨论以下问题：
1.物体做匀速圆周运动的条件是什么？
2.当带电粒子垂直射入匀强磁场中时，所受洛伦兹力有什么特点？
3.当带电粒子垂直射入匀强磁场中时，带电粒子将做什么样的运动？
带电粒子在磁场中只受洛伦兹力
洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直
只改变速度方向不改变速度大小，对粒子不做功
3、垂直射入磁场的带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
提供带电粒子做匀速圆周运动的向心力
进一步引导学生受力分析：1、粒子的受力分析
重力与洛伦兹力相比可以忽略。
2、洛伦兹力的特点
环节二：合作研究，展示交流
垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，则
1：圆周运动的半径，及可能与哪些因素有关？
2：圆周运动的周期，及可能与哪些因素有关？
知识点2 带电粒子做圆周运动的半径和周期
环节二：合作研究，展示交流
F
F
1: 圆周运动的半径
2：圆周运动的周期
环节三：实验演示，验证结论
洛伦兹力演示器
励磁线圈
玻璃泡
电子枪
加速极电压
选择档
励磁电流
选择档
洛伦兹力演示仪示意图
环节三：实验演示，验证结论
工作原理：
由电子枪发出的电子射线可以使管的低压水银蒸汽发出辉光，显示出电子的径迹。
环节三：实验演示，验证结论
设置以下问题，学生思考 ：
1、若不加磁场，电子做什么运动？
2、电子以垂直于磁场方向的速度射入，做什么运动？
3、仅改变电子初速度的大小，电子运动有什么变化？
4、仅改变磁感应强度的大小，电子运动有什么变化？
环节三：实验演示，验证结论
演示实验2：加磁场，且与电子速度方向垂直
演示实验3： 改变加速电压，从而改变电子初速度
演示实验4：调节励磁电流，从而改变磁场强度
演示实验1：不加磁场
通过理论推导进行猜想，然后再用实验验证猜想，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，并且在学习过程中体验到成功的喜悦。
环节三：实验演示，验证结论
观察实验现象，邀请学生总结实验结果：
①若不加磁场，电子做直线运动；
②沿着与磁场垂直的方向射入磁场的电子，在匀强磁场中做匀速圆周运动；
③磁场强度不变，粒子射入的速度增大，轨道半径也增大；粒子射入的速度减小，轨道半径也减小；
④粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小；磁场强度减小，轨道半径增大 。
环节四： 学以致用
例1：一个质量为 1.67×10 -27 kg、电荷量为 1.6×10 -19 C 的带电粒子，以 5×10 5 m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为 0.2 T 的匀强磁场。求：
（1）粒子在磁场中运动的轨道半径；
（2）粒子做匀速圆周运动的周期。
本环节我设计以下两道习题，用来检测学生对圆周运动的周期和半径等知识的掌握情况：
环节四： 学以致用
例2：[多选]在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，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．粒子的速率不变，轨道半径减半
C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4
D．粒子的速率不变，周期减半
环节五：知识小结、深化目标
课堂小结
1、电荷的匀强磁场中的运动形式：
当υ⊥B时，所受洛仑兹力提供向心力，做匀速圆周运动；
2、洛伦兹力提供向心力
圆周运动的半径
圆周运动的周期
七.说板书设计
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 一、运动性质
1、匀速圆周运动的条件
2 、垂直射入匀强磁场的带电粒子的受力分析
3、运动性质：匀速圆周运动
二、匀速圆周运动的速度和周期
1、Fn =F洛 qvB= r=
2. T==
三、 演示实验
1、洛伦兹力演示器及工作原理
2、 通过演示实验验证前面猜想
感谢各位评委老师的倾听！