带电粒子在电磁场中的运动(教案).doc

培养问题意识提升物理课堂效率的研究 带电粒子在电磁场中的运动一、教学内容分析带电粒子在场中的运动（重力场、电场、磁场）问题，由于涉及的知识点众多，要求的综合能力较高，因而是历年来高考的热点内容。本专题综合性强，理论分析要求高，带电粒子的加速是电场的能的性质的应用；带电粒子的偏转则侧重于电磁场的力的性质，通过类比恒力作用下的曲线运动（平抛运动），变力作用下的圆周运动，理论上探究带电粒子在电磁场中偏转的规律。此外专题既包含了电磁场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转化和守恒，有关类比和建模等科学方法的应用也比较典型。探究带电粒子的加速和偏转的规律，只要做好引导，学生自己是能够完成的，而且可以提高学生综合分析问题的能力。二、学生学情分析学生通过总复习基本掌握了几个基本的运动，即直线运动中的加速、减速、往返运动，曲线运动中的平抛运动、圆周运动、匀速圆周运动进行初步综合巩固和加深，同时将力学基本定律，即牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等进行综合运用。在必修内容复习中，已初步形成一定的综合分析能力。三、设计思想以建构主义思想为指导，从一砖一瓦到高楼大厦。从已知到未知，从简单到复杂，以“场”为主线，串通整节课，轻松有趣，层次分明清晰，简洁易懂。有助学生思维的训练，从而形成物理知识体系。问题情景的创设简洁有效地激发疑问，本节引入以身边地球的场引入，在极短时间内有效激发学生兴趣，接着过渡到极光现象，更加精彩，从而深入探索带电粒子的运动问题，最后，在不同场中运动分析，理论综合应用，实际应用讨论。从开始到结束一气呵成，以场的演变过程，构成逻辑主线。中间穿插学生动手探究练习，以及全体学生讨论问题，实现师生互动、生生互动，有效提高课堂效率。四、教学目标（一）、知识与技能1、理解带电粒子在电磁场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题，圆周运动。2、知道几种常见仪器的构造和基本原理。（二）、过程与方法通过带电粒子在电磁场中加速、偏转、圆周运动过程分析，培养学生的综合分析、推理能力。 （三）、情感态度与价值观通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。五、教学重点、难点 1、重点：带电粒子在场中的运动规律 2、难点：运用电磁学知识和力学知识综合处理复杂问题六、教学方法讲授法、归纳法、互动探究法七、教学准备1学生的学习准备：复习牛顿第二定律，动能定理，抛体运动，圆周运动的相关知识点。2教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3教具：多媒体课件八、课时安排 1课时九、教学过程设计教学程序老师活动学生活动设计意图一、情景创设我们知道，地球是个重力场，同时也是个电磁场，来自外层空间的带电粒子一旦进入地球磁场，其中一些粒子，在地球磁极附近运动的带电粒子，会产生“极光”。观察思考问题：带电粒子在重力场电磁场中将做什么运动呢？激发学生学习兴趣，产生求知欲望和探究热情。二、新课教学（一）、学习目标、 基础知识 场、 理论分析一、带电粒子在复合场中做直线运动；二、带电粒子在复合场中的曲线运动；三、带电粒子在组合场中的分阶段运动；、 实际应用 明确学习目标，形成有效的学习过程。目标导学，有的放矢。（二）、完成目标一、带电粒子在复合场中做直线运动1带电粒子在复合场中做匀速直线运动粒子所受合外力为零时，所处状态一定静止或匀速直线运动。类型一：粒子运动方向与磁场平行时（洛伦兹力为零），电场力与重力平衡，做匀速直线运动。类型二：粒子运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力、电场力与重力平衡，做匀速直线运动。正确画出受力分析图是解题的关键。2带电粒子在复合场中做变速直线运动类型一：如果粒子在复合场中受轨道、支撑面、轻绳或轻杆等有形的约束时，可做变速直线运动。解题时只要从受力分析入手，明确变力、恒力及做功等情况，就可用动能定理、牛顿运动定律、运动学相关知识进行求解。类型二：在无有形约束条件下，粒子受洛伦兹力、电场力、重力作用下，使与速度平行的方向上合力不等于零，与速度垂直的方向上合力等于零，粒子将做匀变速直线运动。明确这一条件是解题的突破口。二、带电粒子在复合场中的曲线运动1带电粒子在复合场中做圆周运动类型一：匀速圆周运动带电粒子在复合场中做匀速圆周运动时，必定有其它力与恒定的重力相抵消，以确保合力大小不变，方向时刻指向圆心。一般情况下侧重考查重力恰好与电场力平衡，洛伦兹力充当向心力，粒子在竖直平面内做圆周运动这类题，它的隐含条件就是重力恰好与电场力平衡。类型二：若带电粒子运动的空间存在轨道、支撑面、轻绳、轻杆等有形的约束时，带电粒子在复合场中做匀变速圆周运动，一般应用牛顿运动定律和动能定理求解。2带电粒子在复合场中做一般曲线运动若带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的，则带电粒子在复合场中将做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线。处理此类问题，一般应用动能定理和能量守恒定律求解。三、带电粒子在组合式复合场中的分阶段运动这类问题往往是粒子依次通过几个并列的场，如电场与磁场并列；其运动性质随区域场的变化而变化，解题的关键在于分析清楚在各个不同场中的受力及运动时的速度的关系，画出运动的草图。根据粒子在不同区域内的运动特点和受力特点画出轨迹，分别利用类平抛和圆周运动的分析方法列方程求解。1. 如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为m，带电量为+q，小球可在直棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平方向的匀强磁场中，电场强度为E，磁场强度为B，小球与棒的动摩擦因素为，求：小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度（设小球电量不变）2.在如图所示的直角坐标系中，坐标原点O处固定有正点电荷，另有平行于y轴的匀强磁场。一个质量为m、带电量+q的微粒，恰能以y轴上点为圆心作匀速圆周运动，其轨迹平面与x O z平面平行，角速度为，旋转方向如图中箭头所示。试求匀强磁场的磁感应强度大小和方向？3.在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成=60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求（1）M、N两点间的电势差UMN ；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）粒子从M点运动到P点的总时间t。建立模型理清思路，为理论探究打好基础。调动积极性，体验获取新知识的方法。提高分析问题能力。强化对规律的理解，进一步巩固，学会求解方法，不去死记结论律。提高自学能力。体验知识，做到乐中学。能解决实际问题。（三）检测目标世纪金榜P103页山东高考题学生阅读练习巩固应用三、巩固小结1带电粒子的加速2带电粒子的偏转课后思考： 世纪金榜P103页福建高考题总结规律拓展应用十、教学反思本节内容是关于带电粒子在场中的运动情况，