高中物理-带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计学情分析教材分析课后反思

高中物理选修3-1《3.6带电粒子在匀强磁场中的运动》教学设计【设计理念】通过信息技术与学科教学的有效融合，突破书本限制，用多媒体资源来丰富封闭的、孤立的课堂教学，化抽象为形象,变枯燥为生动,以最新鲜的画面和最生动的感官冲击,将学生直观形象地带入知识的殿堂，突出重点，突破难点。【教学目标】1．知识与技能（1）

通过视频观察带电粒子在匀强磁场中的运动,提高观察、分析能力（2）通过探究和动画演示，推导匀速圆周运动的半径、周期公式（3）通过flash动画演示，掌握质谱仪、回旋加速器的工作原理2．过程与方法通过视频、动画、网站等，发展获取信息、分析信息、处理信息的能力；发展实践、应用的能力。3．情感、态度与价值观尊重事实，能听取并分析不同意见,通过合作探究得出结论【教学重点、难点】重点：带电粒子垂直进入匀强磁场中的运动半径和周期。难点：带电粒子垂直进入匀强磁场中做匀速圆周运动的原因．【教学方法】利用信息技术辅助法突破难点，学生观察视频演示进行探究:1、教师通过太阳风暴视频引入，激发学生学习兴趣。2、通过播放视频，flash演示化抽象为形象,变枯燥为生动。【教学过程】1．引入新课播放太阳风暴视频，激发学生学习兴趣。2．讲授新课（1）观察洛伦兹力演示仪，然后投影出它的视频提问：①通过什么方法观察到电子的径迹？（电子射线使管内的低压水银蒸气（或氢气）发出光辉，显示出电子的径迹）②你观察到了带电粒子的是一个怎样径迹？（没有磁场时，电子的径迹是直线；外加匀强磁场时，电子的径迹是圆形）（2）动画模拟仔细反复观察《带正电的粒子在磁场中的运动》动画，逐步完成下面的问题：①带电粒子在什么条件下做圆周运动？（带电粒子垂直射入磁场）②是一种什么性质的圆周运动？（匀速圆周运动）③为什么是匀速圆周运动？（因为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力）=4\*GB3④什么力提供了向心力？（洛伦兹力F=qvB）⑤结合匀速圆周运动的有关公式，得出半径与什么物理量有关？（）改变动画中带电粒子的速度，形象观察，使学生获得感性认识，同化理性推导的结果。⑥带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子做了功吗？（没有）⑦通过观察左边的动画，你联想到与以前哪种情景的运动相似？（万有引力提供向心力的人造卫星绕地球或行星绕恒星运动的情景相似）⑧粒子运动的快慢与什么因素有关呢？（不立即回答，引出下面的周期问题）(3)观察洛伦兹力演示仪，验证上述思想，强化轨道半径公式。(4)观察《不速度的电子在同一磁场中的运动》动画。提问：①你观察到了一个什么有趣的现象？（不同速度的电子在同一磁场中运动，轨道半径不同，但运动一周的时间相等，即周期相同）②如何解释这个现象？（，与带电粒子速度无关！）（5）知识反馈与巩固观察《运动电荷垂直于磁场》动画，根据学生的实际情况，可以事先或当堂编制一些物理问题，如带电粒子将朝哪个方向做圆周运动（左手定则的考查）？轨道半径和周期分别是多少（巩固轨道半径和周期公式）？学生回答完后，可以立即从课件上得到验证。（6）了解质谱仪通过flash课件，了解质谱仪的原理和作用。（7）回旋加速器a、直线加速器我们知道电场可以对带电粒子加速，如果加速电压为u，带电粒子电量为q．带电粒子从静止可加速到能量，由于电压的限制，所以一次加速后粒子获得的能量较小，如何获得较大的能量呢？（让学生充分讨论．）可采取多级加速的办法，经过几次加速后粒子的能量，所以直线加速器可使粒子获得足够

大的能量．但它占地面积太大，能否既让带电粒子多次加速，获得较高能量，又尽可能减少占地面积呢？（让学生展开想象）b、回旋加速器利用带电粒子在磁场中作圆周运动的特点，可使带电粒子回旋，为使粒子每经过两极板时都得到加速，极板间需接上一个交变电压，每加速粒子一次，带电粒子运动速率和运动半径都会增加，它运动的周期会变化吗？所接在两极板间的交变电压的周期T等于多少呢？（让学生回答）（8）小结即板书部分①带电粒子垂直射入匀强磁场中是做匀速圆周运动轨道半径

周期

②应用：质谱仪【评测练习】1、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.速率越大，周期越大B.速率越小，周期越大C.速度方向与磁场方向平行D.速度方向与磁场方向垂直2、由几种不同的粒子组成的带电粒子束，以相同的速度v从同一点垂直磁场方向射入同一匀强磁场，结果所有的粒子沿同一圆周做匀速圆周运动（不计重力），这是因为（）A.它们具有相同的动能B.它们具有相同的电荷量C.它们具有相同的质量D.它们具有相同的比荷3、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断()A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同4、关于回旋加速器，下列说法正确的是()A．电场和磁场都是用来加速粒子的B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关D．为了使粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期【教学反思】本节课通过信息技术与学科教学的有效融合，使传统的很难讲述的问题变得轻松，传统模式无法清晰直观动态的显示带电粒子的运动轨迹，用洛伦兹力演示仪也是通过光辉效应间接显示，而且对于全教室的学生清晰度不高、观察的可见度低，而应用多媒体技术就轻松地解决了这个问题。有了动画形象的衬托，使学生获得感性的认识，有利地帮助学生理解理性推导的轨道半径和周期公式等。信息技术的应用使这堂课变得动态、立体，突破了时空限制，增强了课堂教学的信息量，突出了重点，突破了难点，实现了信息技术与学科教学的有效整合，圆满完成了教学任务。学情分析学生已经学习了匀速圆周运动和运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力。能熟练掌握圆周运动的半径公式、周期公式、洛伦兹力的大小、方向。但磁场看不见、摸不着，学生还不能非常清晰地认识带点粒子在匀强磁场中做什么运动，本节课要将力学部分和电磁学部分这两部分有机整合进行全新理论的构建，通过两者结合最终得出带电粒子在匀强磁场中的运动规律，并能够充分体会到物理知识的联系性和规律性。效果分析从学生课堂反应、做题情况来看，大部分学生能掌握带电粒子在匀强磁场中运动的知识，能理解质谱仪和回旋加速器的工作原理，达到了预期的目标。但仍有少部分学生不能掌握带电粒子在匀强磁场中的运动，不能从本质上理解问题。教材分析

带电粒子在匀强磁场中的运动是人教版物理选修3-1第三章第六节的内容。本章是电磁学部分的重点章节之一，而本节课又是此章的重中之重，在历届高考命题中屡次出现，是本章教学中不可忽视的一个重要环节。本节既有圆周运动的知识，又有洛伦兹力的内容，本节课要将力学部分和电磁学部分这两部分有机整合进行全新理论的构建，通过两者结合最终得出带电粒子在匀强磁场中的运动规律。本节课我们采用先实验探究，动画演示，再理论分析与推导，通过实验观察得到感性材料，再运用学过的知识进行理论分析，从理论的高度推导出实验现象的必然性，这样先实验观察再理论论证比较符合一般的认知过程，也降低了学习的难度。学好本节内容有利于培养学生的科学素养，为今后的学习打下坚实的基础。

评测练习1、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.速率越大，周期越大B.速率越小，周期越大C.速度方向与磁场方向平行D.速度方向与磁场方向垂直2、由几种不同的粒子组成的带电粒子束，以相同的速度v从同一点垂直磁场方向射入同一匀强磁场，结果所有的粒子沿同一圆周做匀速圆周运动（不计重力），这是因为（）A.它们具有相同的动能B.它们具有相同的电荷量C.它们具有相同的质量D.它们具有相同的比荷3、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断()A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同4、关于回旋加速器，下列说法正确的是()A．电场和磁场都是用来加速粒子的B．电场用来加速粒子，磁场仅使粒子做圆周运动C．粒子经加速后具有的最大动能与加速电压值有关D．为了使粒子不断获得加速，粒子圆周运动的周期等于交流电的半周期课后反思本节课通过信息技术与学科教学的有效融合，使传统的很难讲述的问题变得轻松，传统模式无法清晰直观动态的显示带电粒子的运动轨迹，用洛伦兹力演示仪也是通过光辉效应间接显示，而且对于全教室的学生清晰度不高、观察的可见度低，而应用多媒体技术就轻松地解决了这个问题。有了动画形象的衬托，使学生获得感性的认识，有利地帮助学生理解理性推导的轨道半径和周期公式等。信息技术的应用使这堂课变得动态、立体，突破了时空限制，增强了课堂教学的信息量，突出了重点，突破了难点，实现了信息技术与学科教学的有效整合，圆满完成了教学任务。教学实施过程中还有以下问题需要改进：给学生更多的思考、练习时间个别地方语言还需更加简练增加学生讨论、交流的机会4、个别学生不能从本质上理解所学内容，回答问题抓不住重点【内容标准】理解并应用带电粒子在匀强磁场中的运动，掌握质谱仪和回旋加速器的工作原理【具体要求】1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度的方向垂直时，粒子在匀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、周期公式，并会用它们解答有关简单问题

3、掌握质谱仪和回旋加速器的工作原理根据以上课程标准，确定本节课的教学目标如下：【教学目标】1．知识与技能（1）通过视频观察带电粒子在匀强磁场中的运动