带电粒子在匀强磁场中的运动
文档属性
| 名称 | 带电粒子在匀强磁场中的运动 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 22.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2011-07-21 11:11:29 | ||
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文档简介
§3.6带电粒子在匀强磁场的运动
教材学情分析：
本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律和洛仑兹力的应用。通过复习相关力学知识，利用力与运动的关系判断出粒子做的是匀速圆周运动，进而推导出圆周运动的半径和周期等；洛仑兹力在各方面有广泛的应用，从定性方面多介绍一些洛仑兹力的应用对开阔学生思路很有好处。
教材对带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析、讨论比较详细，所需要的知识学生前面都已学过。我们可考虑让学生通过自学、讨论的方式来掌握教材内容，这有利于培养学生独立思考能力。带电粒子做圆周运动的演示实验效果很好，为了引导学生深入理解教材内容，可提出一些问题供学生思考、讨论。
教学目标：
（一）知识与技能
根据洛伦兹力的特点，理解带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动；
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，并用它们解答有关问题。
知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途。
（二）过程与方法
教学开始，需要学生回忆相关的力学知识，为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律，教师可以通过实验演示引入，让学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力。最后通过例题讲解，加深知识的理解。
（三）情感、态度与价值观
通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察能力、分析问题的能力；
引导学生用分析、猜想、实验（观察）、理论验证的科学方法探求新知识，增强他们的能力。
三、教学重难点
重点：带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期。
难点：带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因。
四、教学过程
教学任务 教师活动 学生活动 设计意义
新课引入 【1】当带电粒子q以速度v垂直进入匀强电场时，根据所学知识，可判断出电子做的运动是类似于平抛运动，【2】当粒子q以速度v垂直进入范围足够大的匀强磁场中（电子质量忽略不计），它会做什么样的运动呢？ 观看幻灯片，思考老师提出的问题 回忆已学过的知识，两种情况加以对比，引发学生思考，并由此引入新课题--带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹
新课教学1.粒子运动轨迹的猜想和实验验证。 【1】分析粒子受力方向和特点：方向始终与速度方向垂直；当垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力F=qvB大小是不变的。让学生思考回答：什么样的运动具有这样的受力特点呢？【2】简介洛伦兹力演示仪；【3】演示电子射线管内的电子的运动方向与磁场方向垂直时，电子的运动轨迹是圆验证猜想结果。【4】提问:匀速圆周运动向心力由谁提供。 大家讨论，回忆所学知识，猜想应该是：匀速圆周运动；观察实验现象，验证猜想结果。 设置问题，让学生带着问题听课； 通过让学生思考并发表见解，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力；理论和实验相结合，加深印象。处处设疑，让学生专注于课堂。
2.带电粒子做圆周运动轨迹的画法 【1】当电子从磁场边界垂直入射的时候，让学生画出在磁场中做圆周运动的运动轨迹；【2】当入射时的速度与磁场边界为45。时，画出在磁场中做圆周运动的运动轨迹；【3】提出问题：如果是任意角该怎么画；让学生思考、讨论。【4】总结：①假定或通过圆周运动的知识求出圆周的半径r；②过入射点作垂直于入射速度方向的垂线；③根据洛伦兹力的方向和半径r，在这条垂线上选定一点，使之到入射点的长度等于半径大小，然后以这一点为圆心，r为半径画圆，此即为电子做圆周运动的轨迹。 动手画出粒子在两种情况下的运动轨迹；思考、交流任意角下运动轨迹的画法。 判断出带电粒子的运动轨迹是做题的前提，而这恰恰是学生容易卡壳的地方。让学生自己总结所学内容，从而构建他们自己的知识框架；
3.带电粒子在磁场中运动的轨道半径和周期 【1】让学生推导一质量为m，电荷量为q，速率为v的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期；【2】让学生思考：①粒子运动轨道半径与哪些因素有关？②带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小与哪些因素有关？ 【3】把100页上面的例题显示在荧幕上。让学生自行完成。【4】通过例题进行小结：带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入时将会做匀速圆周运动，因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，故不对带电粒子做功，不改变粒子速度大小。 推导①：根据洛伦兹力提供向心力得方程：qvB=m由此解得轨道半径为：r=推导②： 将r=代入周期公式T=，解得轨道周期T= 在已学知识的基础上来推导新的知识，使学生在亲自推导和讨论的过程中体会到得到新知的乐趣，增强其自信心，有很强的成就感，进而深刻体会到自主学习的乐趣。通过例题小结，把抽象知识具体化，加深印象。
4．回旋加速器 【1】介绍其用途，着重说明其原理；【2】分析工作过程，引导学生得出交流电源和圆周运动频率的关系；【3】大致画出粒子的运动轨迹吗，请每位同学都动手试试；【4】指明不能无限加速。 思考交流电源和圆周运动频率的关系，得出结论；应用课程开始时所学知识， 画出粒子的运动轨迹 培养学生逻辑思维能力。建立对知识的清楚认识；学以致用，巩固加强把握重难点，对于简单知识，简要讲解。
五、板书设计
§3.6带电粒子在匀强磁场的运动
一、运动轨迹
1、垂直于磁场边界入射时粒子作匀速圆周运动；
2、向心力由洛伦兹力提供；
3、画法。
二、半径和周期
运动半径：
运动周期： ，与半径、速率无关
三、回旋加速器
1、交流电源的频率为圆周运动的周倜的2倍；
2、不能无限加速。
教材学情分析：
本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律和洛仑兹力的应用。通过复习相关力学知识，利用力与运动的关系判断出粒子做的是匀速圆周运动，进而推导出圆周运动的半径和周期等；洛仑兹力在各方面有广泛的应用，从定性方面多介绍一些洛仑兹力的应用对开阔学生思路很有好处。
教材对带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的分析、讨论比较详细，所需要的知识学生前面都已学过。我们可考虑让学生通过自学、讨论的方式来掌握教材内容，这有利于培养学生独立思考能力。带电粒子做圆周运动的演示实验效果很好，为了引导学生深入理解教材内容，可提出一些问题供学生思考、讨论。
教学目标：
（一）知识与技能
根据洛伦兹力的特点，理解带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动；
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，并用它们解答有关问题。
知道回旋加速器的基本构造、工作原理 、及用途。
（二）过程与方法
教学开始，需要学生回忆相关的力学知识，为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律，教师可以通过实验演示引入，让学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力。最后通过例题讲解，加深知识的理解。
（三）情感、态度与价值观
通过观察演示实验认识并验证带电粒子在匀强磁场中的受力情况，借此培养学生观察能力、分析问题的能力；
引导学生用分析、猜想、实验（观察）、理论验证的科学方法探求新知识，增强他们的能力。
三、教学重难点
重点：带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期。
难点：带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的成因。
四、教学过程
教学任务 教师活动 学生活动 设计意义
新课引入 【1】当带电粒子q以速度v垂直进入匀强电场时，根据所学知识，可判断出电子做的运动是类似于平抛运动，【2】当粒子q以速度v垂直进入范围足够大的匀强磁场中（电子质量忽略不计），它会做什么样的运动呢？ 观看幻灯片，思考老师提出的问题 回忆已学过的知识，两种情况加以对比，引发学生思考，并由此引入新课题--带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹
新课教学1.粒子运动轨迹的猜想和实验验证。 【1】分析粒子受力方向和特点：方向始终与速度方向垂直；当垂直射入匀强磁场时，洛仑兹力F=qvB大小是不变的。让学生思考回答：什么样的运动具有这样的受力特点呢？【2】简介洛伦兹力演示仪；【3】演示电子射线管内的电子的运动方向与磁场方向垂直时，电子的运动轨迹是圆验证猜想结果。【4】提问:匀速圆周运动向心力由谁提供。 大家讨论，回忆所学知识，猜想应该是：匀速圆周运动；观察实验现象，验证猜想结果。 设置问题，让学生带着问题听课； 通过让学生思考并发表见解，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力；理论和实验相结合，加深印象。处处设疑，让学生专注于课堂。
2.带电粒子做圆周运动轨迹的画法 【1】当电子从磁场边界垂直入射的时候，让学生画出在磁场中做圆周运动的运动轨迹；【2】当入射时的速度与磁场边界为45。时，画出在磁场中做圆周运动的运动轨迹；【3】提出问题：如果是任意角该怎么画；让学生思考、讨论。【4】总结：①假定或通过圆周运动的知识求出圆周的半径r；②过入射点作垂直于入射速度方向的垂线；③根据洛伦兹力的方向和半径r，在这条垂线上选定一点，使之到入射点的长度等于半径大小，然后以这一点为圆心，r为半径画圆，此即为电子做圆周运动的轨迹。 动手画出粒子在两种情况下的运动轨迹；思考、交流任意角下运动轨迹的画法。 判断出带电粒子的运动轨迹是做题的前提，而这恰恰是学生容易卡壳的地方。让学生自己总结所学内容，从而构建他们自己的知识框架；
3.带电粒子在磁场中运动的轨道半径和周期 【1】让学生推导一质量为m，电荷量为q，速率为v的带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期；【2】让学生思考：①粒子运动轨道半径与哪些因素有关？②带电粒子在磁场中做圆周运动的周期大小与哪些因素有关？ 【3】把100页上面的例题显示在荧幕上。让学生自行完成。【4】通过例题进行小结：带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入时将会做匀速圆周运动，因为洛伦兹力始终与速度方向垂直，故不对带电粒子做功，不改变粒子速度大小。 推导①：根据洛伦兹力提供向心力得方程：qvB=m由此解得轨道半径为：r=推导②： 将r=代入周期公式T=，解得轨道周期T= 在已学知识的基础上来推导新的知识，使学生在亲自推导和讨论的过程中体会到得到新知的乐趣，增强其自信心，有很强的成就感，进而深刻体会到自主学习的乐趣。通过例题小结，把抽象知识具体化，加深印象。
4．回旋加速器 【1】介绍其用途，着重说明其原理；【2】分析工作过程，引导学生得出交流电源和圆周运动频率的关系；【3】大致画出粒子的运动轨迹吗，请每位同学都动手试试；【4】指明不能无限加速。 思考交流电源和圆周运动频率的关系，得出结论；应用课程开始时所学知识， 画出粒子的运动轨迹 培养学生逻辑思维能力。建立对知识的清楚认识；学以致用，巩固加强把握重难点，对于简单知识，简要讲解。
五、板书设计
§3.6带电粒子在匀强磁场的运动
一、运动轨迹
1、垂直于磁场边界入射时粒子作匀速圆周运动；
2、向心力由洛伦兹力提供；
3、画法。
二、半径和周期
运动半径：
运动周期： ，与半径、速率无关
三、回旋加速器
1、交流电源的频率为圆周运动的周倜的2倍；
2、不能无限加速。