《带电粒子在磁场中的运动规律》

第三章 磁场 带电粒子在匀强磁场中的运动规律 一 教材分析 二 教学方法和教学手段 三 教学流程 四 效果预测 本节课是高中物理的重点内容 也是历年高考的高频考点部分 重在考查学生对粒子运动规律的应用 在教材中具有举足轻重的作用 常与电场组合在一起结合数学考查综合解题能力 一 本节课在教材中所处的地位 前面我们已经学过左手定则及洛伦兹力内容 知道了运动电荷在磁场中受力的方向与物体运动方向垂直及洛伦兹力的公式 为本节课的学习做好了知识准备 但学生的应用能力还有待提高 二 学情分析 依据新课标的要求及高考考纲的要求确定本节课的教学目标1 能熟练地应用洛伦兹力公式和左手定则分析有关洛伦兹力的问题2 理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件 掌握匀速率圆周运动的半径公式与周期公式 并能熟练应用它们分析与解答有关问题 三 教学目标 四 教学重点 难点 关键 重点 带电粒子作匀速圆周运动的周期和半径公式的应用难点 画出带电粒子在磁场中的运动轨迹关键 确定带电粒子作匀速圆周运动的圆心位置 半径大小 二 教学方法和教学手段 一 本节课的教学方法是 引导 探究 总结 以学生为主体 引导他们的思维 以典型例题的分析和讲解 探究知识的本质 以教师为主导 总结其中的物理规律 二 本节课采用的教学手段充分利用多媒体课件的立体感 真实感 形象 生动的展现出微观粒子的运动轨迹 三 教学流程 一 导入讲授新课之前 通过两道思考题复习左手定则的内容及带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件 然后告知学生高考对此部分的研究范围是带电粒子垂直或平行进入匀强磁场中的问题 而本节课我们探究带电粒子垂直进入磁场中只受洛仑兹力时的运动规律 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一个平面内 让磁感线从掌心进入 并使四指指向正电荷运动的方向 这时拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 思考1 运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力的方向如何判断 说明 如果运动的是负电荷 四指应指向负电荷运动的反方向 拇指所指的方向就是运动的负电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向 2 试判断下图中带电粒子 电量q 重力不计 做何种运动 匀速直线运动 匀速圆周运动 例1 已知电子质量为m 电量为q 垂直射入磁感应强度为B 宽度为d的匀强磁场 若速度偏转角为 300 则电子运动的轨道半径为多少 穿过磁场需多长时间 1 圆心在哪里 思考 4 在磁场中运动的时间怎么求 3 圆心角 为多少 2 轨迹半径是多少 30 O B v r A 30 v 例2 如图所示 在半径为r的圆形区域内 有一个匀强磁场 一带电粒子以速度v0从M点沿半径方向射入磁场区 并由N点射出 O点为圆心 MON 120 求粒子在磁场区的偏转半径R及在磁场区中的运动时间 粒子重力不计 v R O o N O 1 若已知带电粒子经过轨迹圆上的两点及其速度的方向 过两点作速度的垂线 两垂线交点即为圆心 A B v v 圆心的确定 O 2 若已知带电粒子经过轨迹圆上的两点及其中一点的速度方向 过已知速度的点作速度的垂线和两点连线的中垂线 两垂线交点即为圆心 A B v 圆心的确定 1 找圆心 2 定半径 3 画运动轨迹4 确定运动时间 注意 用弧度表示 带电粒子在匀强磁场中运动规律总结 能力提升 如图所示 一带正电粒子质量为m 带电量为q 从隔板ab上一个小孔P处与隔板成 角垂直于射入磁感应强度为B的匀强磁场区 粒子初速度大小为v 则 1 粒子经过多长时间再次到达隔板 2 到达点与P点相距多远 不计粒子的重力 巩固练习 思考 如果运动的是负电荷而不是正电荷 运动轨迹又如何 长为l的水平极板间 有垂直纸面向内的匀强磁场 如图所示 磁感强度为B 板间距离也为l 板不带电 现有质量为m 电量为q的带正电粒子 不计重力 从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场 欲使粒子不打在极板上 求粒子射入速度的取值范围 巩固练习 v qBl 4m或v 5qBl 4m 若刚好从a点射出 如图 R l 2 R r mv1 qB l 4 v1 qBl 4m 若刚好从b点射出 如图 要想使粒子不打在极板上 v2 5qBl 4m R2 l2 R l 2 2 R 5l 4 mv2 qB O qvB mv2 R 解 根据洛伦兹力公式及牛顿第二定律 通过本节课的学习 你有何感受 对粒子在磁场中的运动问题是否有了一个清晰的思路和方法 将感想写下并与同学分享 作业布置 1 可以使学生掌握解决带点电粒子在匀强磁场中运动的基本规律是 找圆心 定半径 画轨迹圆 确定运动时间 2 可以使学生掌握两种确定圆心的方法即 a 做两速度的垂线找垂线的交点b 做弦的中垂线与速度垂线的交点使学生对于这部分内容的解决做到有规律可循 提高