帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)教案設計
知識目標
1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運動(dòng)．
2、會(huì )推導帶電粒子在勻強磁場(chǎng)中做勻速圓周運動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì )用它們解答有關(guān)問(wèn)題．
3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．
能力目標
通過(guò)推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)性質(zhì)的過(guò)程，培養學(xué)生嚴密的邏輯推理能力．
情感目標
通過(guò)學(xué)習質(zhì)譜儀的工作原理，讓學(xué)生認識先進(jìn)科技的發(fā)展，有助于培養學(xué)生對物理的學(xué)習興趣．
教材分析
本節重點(diǎn)是研究帶電粒子垂直射入勻強磁場(chǎng)中的運動(dòng)規律：半徑以及周期，通過(guò)復習相關(guān)力學(xué)知識，利用力于運動(dòng)的關(guān)系突破這一重點(diǎn)，需要注意的是：
1、確定垂直射入勻強電場(chǎng)中的帶電粒子是勻速圓周運動(dòng)；
2、帶電粒子的重力通常不考慮。
教法建議
由于我們研究的是帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)情況，研究的是磁場(chǎng)力與運動(dòng)的關(guān)系，因此教學(xué)開(kāi)始，需要學(xué)生回憶相關(guān)的力學(xué)知識，為了引導學(xué)生分析推導粒子做勻速圓周運動(dòng)的原因、規律，教師可以通過(guò)實(shí)驗演示引入，讓學(xué)生認真觀(guān)察實(shí)驗現象，結合運動(dòng)和力的關(guān)系分析原因，總結規律，積極思考、討論例題，對規律加深理解、提高應用能力．最后通過(guò)例題講解，加深知識的理解．
教學(xué)設計方案
帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng) 質(zhì)譜儀
一、素質(zhì)教育目標
�。ㄒ唬┲R教學(xué)點(diǎn)
1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時(shí)，做勻速圓周運動(dòng)．
2、會(huì )推導帶電粒子在勻強磁場(chǎng)中做勻速圓周運動(dòng)的半徑、周期公式，并會(huì )用它們解答有關(guān)問(wèn)題．
3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．
�。ǘ┠芰τ柧汓c(diǎn)
通過(guò)推理、判斷帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)性質(zhì)的過(guò)程，培養學(xué)生嚴密的邏輯推理能力．
�。ㄈ┑掠凉B透點(diǎn)
通過(guò)學(xué)習質(zhì)譜儀的工作原理，理解高科技的巨大力量．
�。ㄋ模┟烙凉B透點(diǎn)
用電子射線(xiàn)管產(chǎn)生的電子做圓周運動(dòng)的精美圖像感染學(xué)生，提高學(xué)生對物理學(xué)圖像形式美的審美感受力．
二、學(xué)法引導
1、教師通過(guò)演示實(shí)驗法引入，復習提問(wèn)法引導學(xué)生分析推導粒子做勻速圓周運動(dòng)的原因、規律．通過(guò)例題講解，加深理解．
2、學(xué)生認真觀(guān)察實(shí)驗現象，結合運動(dòng)和力的關(guān)系分析原因，總結規律，積極思考、討論例題，對規律加深理解、提高應用能力．
三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法
1、重點(diǎn)
帶電粒子垂直射入勻強磁場(chǎng)中的運動(dòng)半徑和運動(dòng)周期．
2、難點(diǎn)
確定垂直射入勻強磁場(chǎng)中的帶電粒子運動(dòng)是勻速圓周運動(dòng)．
3、疑點(diǎn)
帶電粒子的重力通常為什么不考慮？
4、解決辦法
復習力學(xué)知識、引導同學(xué)利用力與運動(dòng)的關(guān)系分析，討論帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)情況。
四、課時(shí)安排
1課時(shí)
五、教具學(xué)具準備
演示用特制的電子射線(xiàn)管。
六、師生互動(dòng)活動(dòng)設計
教師先通過(guò)演示實(shí)驗引入，再啟發(fā)引導學(xué)生用力學(xué)知識分析原因，推導規律，通過(guò)例題講解，學(xué)生思考和討論進(jìn)一步加深對知識的理解，提高學(xué)生運用知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
七、教學(xué)步驟
�。ㄒ唬┟鞔_目標
�。ǘ┱w感知
本節教學(xué)首先通過(guò)演示實(shí)驗告訴學(xué)生，當帶電粒子的初速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子在勻強磁場(chǎng)中做勻速圓周運動(dòng)這一結論，然后試著(zhù)用力與運動(dòng)的關(guān)系分析粒子為什么做勻速圓周運動(dòng)，再由學(xué)生推導帶電粒子在磁場(chǎng)中的運動(dòng)半徑和周期，根據力學(xué)知識，重點(diǎn)是理解運動(dòng)半徑與磁感應強度、速度的關(guān)系；運動(dòng)周期與粒子速率和運動(dòng)半徑無(wú)關(guān)．
�。ㄈ┲攸c(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習與目標完成過(guò)程
1、引入新課
上一節我們學(xué)習了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場(chǎng)方向運動(dòng)時(shí)，會(huì )受到大小 ，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來(lái)研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動(dòng)的？
2、粒子為什么做勻速圓周的運動(dòng)？
首先通過(guò)演示實(shí)驗觀(guān)察到，當帶電粒子的初速度方向與勻強磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，粒子的.運動(dòng)軌道是圓．
在力學(xué)中我們學(xué)習過(guò)，物體作勻速圓周運動(dòng)的條件是物體所受的合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直．當帶電粒子垂直于勻強磁場(chǎng)方向運動(dòng)時(shí)，通常它的重力可以忽略不計（請同學(xué)們討論），可看作只受洛侖茲力作用，洛侖茲力方向和速度方向在同一個(gè)平面內，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對帶電粒子不做功，根據動(dòng)能定理可知運動(dòng)粒子的速度大小不變，再由 可知，粒子在運動(dòng)過(guò)程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據物體作勻速圓周運動(dòng)的條件得出帶電粒子垂直勻強磁場(chǎng)運動(dòng)時(shí)，作勻速圓周運動(dòng)．
3、粒子運動(dòng)的軌道半徑和周期公式
帶電粒子垂直于勻強磁場(chǎng)方向運動(dòng)時(shí)做勻速圓周運動(dòng)，其向心力等于洛侖茲力，請同學(xué)們根據牛頓第二定律，推導帶電粒子的運動(dòng)半徑和周期公式．
經(jīng)過(guò)推導得出粒子運動(dòng)半徑 ，運動(dòng)周期 。
運用學(xué)過(guò)的力學(xué)知識理解，當粒子運動(dòng)速度較大時(shí)，粒子要離心運動(dòng)，其運動(dòng)半徑增大，所以速度大，半徑也大；當磁場(chǎng)較強時(shí)，運動(dòng)電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運動(dòng)，其運動(dòng)半徑減小，所以磁感應強度大，半徑�。捎趲щ娏Ｗ舆\動(dòng)速度大時(shí)，其運動(dòng)半徑大，運動(dòng)軌跡也長(cháng)，可以理解粒子運動(dòng)的周期與速度的大小和軌道半徑無(wú)關(guān)．為了加深同學(xué)們對半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習．
�。劾�1］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場(chǎng)中，其運動(dòng)軌跡如圖所示，則可知
�。�1）帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度值有幾個(gè)？
�。�2）這些速度的大小關(guān)系為 ．
�。�3）三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達1、2、3點(diǎn)所用時(shí)間關(guān)系為 ．
4、質(zhì)譜儀
首先請同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過(guò)程，然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理．
�。ㄋ模┛偨Y、擴展
本節課我們學(xué)習了帶電粒子垂直于勻強磁場(chǎng)運動(dòng)的情況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動(dòng)．并根據牛頓運動(dòng)定律得出粒子運動(dòng)的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個(gè)具體應用——質(zhì)譜儀．
但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強磁場(chǎng)方向時(shí)，帶電粒子將不再是作勻速圓周運動(dòng)．
八、布置作業(yè)
�。�1）P156（1）～（6）
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