1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 173.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-04-25 17:12:19 | ||
图片预览
文档简介
教学设计
课题 带电粒子在匀强磁场中的运动
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了先理论分析与推导再实验验证的顺序。这样的研究过程比较符合物理学的研究思路，同时使得前面学习过的力学知识与洛伦兹力产生了紧密的联系。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。对于带电粒子垂直于磁感应强度的方向进入磁场，根据带电粒子受到的洛伦兹力的特点，教师可以引导学生分析出：①粒子的运动方向和洛伦兹力的方向始终处于垂直于磁感应强度的平面内；②洛伦兹力不做功，不影响带电粒子运动的速度大小。进而得知洛伦兹力充当向心力，并推导得出半径的公式。得出理论分析的结论后，再做教材图1.3-2的实验，逋过实验证明带电粒子做的是匀速圆周运动。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。
学情分析
学生已经熟练掌握了洛伦兹力的大小和方向，本节课着重学习洛伦兹力的应用。由于学生已经具备了一定的分析问题的能力，同时为了学生进行高强度的思维训练，我们通过问题的引导，先进行理论分析，再进行实验验证的顺序，使学生既有丰富的感性材料，又有清晰的理论依据，学生在这一过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，本节需要综合圆周运动和平面几何相关知识，这是学生在学习中遇到的最大的困难。
学习目标
物理观念:观察洛伦兹力作用下的圆周运动，体会洛伦兹力对运动的影响。 科学思维:通过圆周运动半径、周期公式的推导，分析带电粒子在磁场中的运动轨迹，体会数学方法在物理中的重要作用。 科学探究:采用洛伦兹力演示仪，通过控制变量法，研究影响电子束运动轨迹的因素。 科学态度与责任:借助数学方法解决物理问题的过程，感悟科学推理的重要意义。
学习重点难点
教学重点：1. 掌握运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的规律 2.会处理匀强磁场中的临界问题 教学难点：处理粒子在有界匀强磁场中的轨迹及临界问题
教学辅助支持
洛伦兹力演示仪
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一 带电粒子在匀强磁场中的运动，教师向同学们介绍洛伦兹力演示仪的基本原理 了解演示仪基本原理以后，调整偏转板电压来改变磁感应强度的大小和方向，改变加速电压来改变粒子速度大小，观察现象。通过同学的动手操作实验，加深对物理理论的理解，从而培养同学们的动手能力及对新知识的探索。教师提出问题 通过老师提出的问题，回顾实验的经过，进而得到相应问题的答案。 通过实验结合老师的问题，增强了同学们善于思考的能力。引导学生，通过实验及问题得到的知识通过实验及问题，总结出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是一个圆形洛伦兹力和圆周运动结合，有意识的帮助学生在学习中建立空间思维。环节二 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期，教师引入带电粒子垂直飞人磁场经过两点学生利用经过的两点位置，试着画出粒子运动的轨迹圆培养学生的动手能力，从而建立数学圆的空间思维。教师提问利用老师所提问题，学生讨论在匀强磁场中的半径和时间和哪些因素有关利用圆周运动及数学知识结合，自主，讨论，增加同学们的积极性和学科知识结合的重要性。生成知识结论利用公式的推到得到带电粒子在匀强磁场中的半径及周期。回顾一些和园相关的知识。带电粒子在匀强磁场中运动的半径和周期应用及确定轨迹圆心的方法小组讨论确定粒子运动的轨迹及圆心通过实操来检验所学知识环节三带电粒子在匀强磁场中运动情况的研究，分成三部分展开学生利用老师所给条件，小组讨论交流利用同学所学公式，来亲自动手操作1.圆心的确定（1）若已知入射方向和出射方向，如何确定圆心？（2）若已知入射方向和出射点的位置，如何确定圆心？ 学生可自己动手，画出粒子运动的轨迹，小组对比2.半径的确定(1)已知物理量(q、m、B、v)，利用半径公式求半径。 (2)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，由直角三角形的边角关系或勾股定理求解 。3.确定粒子在磁场运动的时间(1)当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，对应的运动时间t为： (2)粒子在磁场中运动的弧 长s和速度v求解t=或 t=课堂小结利用粒子在磁场中的受力，引导同学们自主动手画图，结合圆性质得出本节知识点，从而为下节的粒子在磁场的应用做下铺垫。通过动手实操实验，加深对粒子运动轨迹的记忆，利用数学和圆周的知识得到带电粒子在匀强磁场中的半径及周期。提高了同学们的动手能力，加强了小组间的合作，同时也体现了跨学科知识之间的联系。
板书设计
作业与拓展学习设计
1.质子pH)和α粒子He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是( ) A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2 B.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶1 C.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶2 D.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶1 2.如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有一个质量和电荷量确定的正离子，从O点第一次以速度v射入磁场中，射入方向与边界成θ角，第二次以速度2v射入，其他不变。若不计重力，则（ ） A．运动的轨道半径相同 B．重新回到边界的速度大小不相同 C．重新回到边界的位置与O点距离相同 D．运动的时间相同 3.如图所示，在以原点为圆心、半径为的圆形区域内，存在磁感应强度大小为方向垂直于纸面向里的匀强磁场，、、为磁场边界上的点，、为边界与坐标轴的交点，连线与轴负方向成45°。一带负电粒子从点以速度沿方向射入磁场，恰好从点飞出，粒子在磁场中运动的时间为（ ） A． B． C． D． 4.如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v由A点垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,在C点穿出磁场时的速度方向与电子原来的入射方向成30°夹角,则电子的质量是多少 电子穿过磁场的时间是多少
教学反思与改进
本节课的重点是在让学生理解带电粒子垂直进入匀强磁场后，洛伦兹力总与速度垂直不做功的特点，让学生自己分析探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，推导粒子运动的轨道半径和周期公式，与此同时培养学生的类比模型和转移模型的能力。但同时我发现学生掌握知识存在单一性，无法涉及到实际问题，因而我们在讲授知识的同时要在情境中利用所学知识去解决，去利用。
课题 带电粒子在匀强磁场中的运动
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
教学内容分析
本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了先理论分析与推导再实验验证的顺序。这样的研究过程比较符合物理学的研究思路，同时使得前面学习过的力学知识与洛伦兹力产生了紧密的联系。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。对于带电粒子垂直于磁感应强度的方向进入磁场，根据带电粒子受到的洛伦兹力的特点，教师可以引导学生分析出：①粒子的运动方向和洛伦兹力的方向始终处于垂直于磁感应强度的平面内；②洛伦兹力不做功，不影响带电粒子运动的速度大小。进而得知洛伦兹力充当向心力，并推导得出半径的公式。得出理论分析的结论后，再做教材图1.3-2的实验，逋过实验证明带电粒子做的是匀速圆周运动。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。
学情分析
学生已经熟练掌握了洛伦兹力的大小和方向，本节课着重学习洛伦兹力的应用。由于学生已经具备了一定的分析问题的能力，同时为了学生进行高强度的思维训练，我们通过问题的引导，先进行理论分析，再进行实验验证的顺序，使学生既有丰富的感性材料，又有清晰的理论依据，学生在这一过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，本节需要综合圆周运动和平面几何相关知识，这是学生在学习中遇到的最大的困难。
学习目标
物理观念:观察洛伦兹力作用下的圆周运动，体会洛伦兹力对运动的影响。 科学思维:通过圆周运动半径、周期公式的推导，分析带电粒子在磁场中的运动轨迹，体会数学方法在物理中的重要作用。 科学探究:采用洛伦兹力演示仪，通过控制变量法，研究影响电子束运动轨迹的因素。 科学态度与责任:借助数学方法解决物理问题的过程，感悟科学推理的重要意义。
学习重点难点
教学重点：1. 掌握运动电荷在匀强磁场中做圆周运动的规律 2.会处理匀强磁场中的临界问题 教学难点：处理粒子在有界匀强磁场中的轨迹及临界问题
教学辅助支持
洛伦兹力演示仪
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一 带电粒子在匀强磁场中的运动，教师向同学们介绍洛伦兹力演示仪的基本原理 了解演示仪基本原理以后，调整偏转板电压来改变磁感应强度的大小和方向，改变加速电压来改变粒子速度大小，观察现象。通过同学的动手操作实验，加深对物理理论的理解，从而培养同学们的动手能力及对新知识的探索。教师提出问题 通过老师提出的问题，回顾实验的经过，进而得到相应问题的答案。 通过实验结合老师的问题，增强了同学们善于思考的能力。引导学生，通过实验及问题得到的知识通过实验及问题，总结出带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是一个圆形洛伦兹力和圆周运动结合，有意识的帮助学生在学习中建立空间思维。环节二 带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期，教师引入带电粒子垂直飞人磁场经过两点学生利用经过的两点位置，试着画出粒子运动的轨迹圆培养学生的动手能力，从而建立数学圆的空间思维。教师提问利用老师所提问题，学生讨论在匀强磁场中的半径和时间和哪些因素有关利用圆周运动及数学知识结合，自主，讨论，增加同学们的积极性和学科知识结合的重要性。生成知识结论利用公式的推到得到带电粒子在匀强磁场中的半径及周期。回顾一些和园相关的知识。带电粒子在匀强磁场中运动的半径和周期应用及确定轨迹圆心的方法小组讨论确定粒子运动的轨迹及圆心通过实操来检验所学知识环节三带电粒子在匀强磁场中运动情况的研究，分成三部分展开学生利用老师所给条件，小组讨论交流利用同学所学公式，来亲自动手操作1.圆心的确定（1）若已知入射方向和出射方向，如何确定圆心？（2）若已知入射方向和出射点的位置，如何确定圆心？ 学生可自己动手，画出粒子运动的轨迹，小组对比2.半径的确定(1)已知物理量(q、m、B、v)，利用半径公式求半径。 (2)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，由直角三角形的边角关系或勾股定理求解 。3.确定粒子在磁场运动的时间(1)当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，对应的运动时间t为： (2)粒子在磁场中运动的弧 长s和速度v求解t=或 t=课堂小结利用粒子在磁场中的受力，引导同学们自主动手画图，结合圆性质得出本节知识点，从而为下节的粒子在磁场的应用做下铺垫。通过动手实操实验，加深对粒子运动轨迹的记忆，利用数学和圆周的知识得到带电粒子在匀强磁场中的半径及周期。提高了同学们的动手能力，加强了小组间的合作，同时也体现了跨学科知识之间的联系。
板书设计
作业与拓展学习设计
1.质子pH)和α粒子He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα,则下列选项正确的是( ) A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2 B.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶1 C.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶2 D.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶1 2.如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有一个质量和电荷量确定的正离子，从O点第一次以速度v射入磁场中，射入方向与边界成θ角，第二次以速度2v射入，其他不变。若不计重力，则（ ） A．运动的轨道半径相同 B．重新回到边界的速度大小不相同 C．重新回到边界的位置与O点距离相同 D．运动的时间相同 3.如图所示，在以原点为圆心、半径为的圆形区域内，存在磁感应强度大小为方向垂直于纸面向里的匀强磁场，、、为磁场边界上的点，、为边界与坐标轴的交点，连线与轴负方向成45°。一带负电粒子从点以速度沿方向射入磁场，恰好从点飞出，粒子在磁场中运动的时间为（ ） A． B． C． D． 4.如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v由A点垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,在C点穿出磁场时的速度方向与电子原来的入射方向成30°夹角,则电子的质量是多少 电子穿过磁场的时间是多少
教学反思与改进
本节课的重点是在让学生理解带电粒子垂直进入匀强磁场后，洛伦兹力总与速度垂直不做功的特点，让学生自己分析探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，推导粒子运动的轨道半径和周期公式，与此同时培养学生的类比模型和转移模型的能力。但同时我发现学生掌握知识存在单一性，无法涉及到实际问题，因而我们在讲授知识的同时要在情境中利用所学知识去解决，去利用。