【教学设计】《带电粒子在匀强磁场中的运动》（人教版）.docx

带电粒子在匀强磁场中的运动 教材分析本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电磁学知识的综合，通过本节的学习让学生把洛伦兹力与动力学知识有机结合起来，加深对力和磁场的理解。由于一般情况下带电粒子在磁场中的运动比较复杂，教材中只定量讨论带电粒子速度方向垂直于匀强磁场时的特例。为了让学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的轨迹，可让学生通过观察实验现象，带着对实验现象的感性认识再用学过的知识进行理论分析。要通过模型的展示，让学生感受速度、洛伦兹力和磁场的空间关系。可提出一些供学生思考、讨论的问题，通过自学讨论的方式深入理解带电粒子做匀速圆周运动。让学生在空间范围内和平面内分别去进一步感受情景，体会圆运动的轨迹。可让学生根据已经学过的知识自主推导出轨道的半径和周期，再结合实验演示和动画模拟加深了解。最后让学生通过对质谱仪的了解体会本节内容与现代科学技术的联系，了解人们运用科学研究成果推动进步的又一个生动实例。教学中可以采用创设情景的方法启发和引导学生的思考，从而建立质谱仪的图景，然后归纳总结，切实掌握其原理，会进行定量计算，体会物理研究问题的方法。 教学目标【知识与能力目标】1. 知道带电粒子的初速度与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动；2. 会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式；3. 知道质谱仪的工作原理；【过程与方法目标】1. 通过实验观察与理论分析的结合，体会研究物理问题的科学方法；2. 通过学习带电粒子在匀强磁场中的运动，培养分析、解决问题的能力；【情感态度价值观目标】1. 从探究中获得积极的情感体验和认真、严谨的科学态度与精神；2. 体会物理学在现代科技中的应用； 教学重难点【教学重点】1. 垂直磁场方向进入的带电粒子在匀强磁场中的运动；2. 带电粒子在匀强磁场中运动的半径和周期 【教学难点】带电粒子在匀强磁场中运动的规律 课前准备多媒体课件等。 教学过程（一）引入 知识回顾：带电粒子沿匀强电场进入做匀加速直线运动；带电粒子垂直匀强电场进入做类平抛运动。 问题引入：今天我们要学习带电粒子进入匀强磁场中的运动，那么它可以怎样进入呢？（二）了解学习目标（明确课题）学习目标1.知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场时做匀速圆周运动2会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并会用这些公式分析问题3知道质谱仪和回旋加速器的原理（三） 推进新课一、带电粒子在匀强磁场中的运动1运动轨迹(1)匀速直线运动：带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，此时带电粒子所受洛伦兹力为_零_，粒子将以速度v做匀速直线运动(2)匀速圆周运动：带电粒子垂直射入匀强磁场，由于洛伦兹力始终和运动方向垂直，因此，带电粒子速度大小不变，但是速度方向不断在变化，所以带电粒子做_匀速圆周_运动，洛伦兹力提供粒子做匀速圆周运动的向心力判一判1.(1)带电粒子进入磁场后，一定做匀速圆周运动()(2)洛伦兹力的作用是既改变了速度的方向，也改变了速度的大小()(3)相同的粒子以不同的速度垂直进入同一磁场，粒子做圆周运动的周期相同()提示：(1)(2)(3)二、质谱仪1原理图：如图所示：三、回旋加速器1构造图：如图所示回旋加速器的核心部件是两个_D形盒_2周期：高频交流电的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期_相同_粒子每经过一次加速，其轨道半径就大一些，粒子绕圆周运动的周期_不变_想一想3.回旋加速器所用交变电压的周期由什么决定？提示：为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使之能量不断提高，交流电压的周期必须等于带电粒子在回旋加速器中做匀速圆周运动的周期，即T .因此，交流电压的周期由带电粒子的质量m、带电荷量q和加速器中的磁场的磁感应强度B来决定.1在带电粒子(不计重力)以一定的速度进入匀强磁场中时，中学阶段只研究两种情况(1)若带电粒子的速度方向与磁场方向平行(相同或相反)，带电粒子以入射速度v做匀速直线运动(2)若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速度v做匀速圆周运动2带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期(1)带电粒子做匀速圆周运动的受力特征（2）运动的周期：可以看出，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期跟粒子运动的速率和半径无关，只与粒子本身的质量、电荷量以及磁场的磁感应强度有关特别提醒：只有当带电粒子以垂直于磁场的方向射入匀强磁场中时，带电粒子才能做匀速圆周运动，两个条件缺一不可(1)掌握粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道半径和周期公式是解决此题的关键(2)比例法是解物理问题的有效方法之一使用的程序一般是：根据研究对象的运动过程确定相应的物理规律，根据题意确定运动过程中的恒量，分析剩余物理量之间的函数关系，建立比例式求解1带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径的确定2.时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为时，其运动时间可表示为：特别提醒：粒子速度的偏向角()等于圆心角()，并等于AB弦与切线的夹角(弦切角)的2倍(如图)，即2t.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法三步法：(1)画轨迹：即确定圆心，几何方