人教版(新教材)高中物理選擇性必修2教學(xué)設(shè)計(jì)1：1 3 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng) 教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE11.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)本節(jié)教材的內(nèi)容屬于洛倫茲力知識(shí)的應(yīng)用，教材采用了實(shí)驗(yàn)探究加理論分析與推導(dǎo)的方式.帶著實(shí)驗(yàn)得到的感性材料，再用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行理論分析，讓學(xué)生在這一學(xué)習(xí)過程中對理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究方法有所體會(huì)，并且在學(xué)習(xí)過程中嘗到成功的喜悅。教學(xué)目標(biāo)1．知識(shí)與技能(1)理解洛倫茲力對粒子不做功。(2)理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直時(shí)，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(3)會(huì)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關(guān)，并會(huì)用它們解答有關(guān)問題。2．過程與方法通過綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場(電場、磁場)中的問題，培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力。教學(xué)過程帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)討論：若帶電粒子（不計(jì)重力）以沿著與勻強(qiáng)磁場垂直的方向射入磁場，粒子將如何運(yùn)動(dòng)？由于是勻強(qiáng)磁場，洛倫茲力大小保持不變洛倫茲力的方向總是與速度方向垂直，洛倫茲力只會(huì)改變粒子速度的方向，不會(huì)改變其大小所以，沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期勻強(qiáng)磁場中帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑與哪些因素有關(guān)？思路:帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力?？梢妑與速度v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、粒子的比荷有關(guān)實(shí)驗(yàn)演示：洛倫茲力演示儀①加速電場：作用是改變電子束出射的速度②勵(lì)磁線圈：作用是能在兩線圈之間產(chǎn)生平行于兩線圈中心的連線的勻強(qiáng)磁場1.不加磁場時(shí)觀察電子束的徑跡。2.給勵(lì)磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向，由紙內(nèi)指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。3.保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化。4.保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)周期有何特征？可見同一個(gè)粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速度無關(guān)三、帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)情況研究研究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的問題，應(yīng)按照“一找圓心，二求半徑QUOTEmvqB，三求周期QUOTE2πmqB或時(shí)間”的基本思路分析。1.圓心的確定（1）若已知入射方向和出射方向，作入射速度出射速度的垂線，兩垂線交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。（2）若已知入射方向和出射點(diǎn)的位置，做入射速度垂線及弦的中垂線，交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心。2.半徑的確定由于已知條件的不同，求半徑有兩種方法：一是已知物理量(q、m、B、v)，利用半徑公式求半徑。二是已知其他幾何量利用數(shù)學(xué)圖形知識(shí)求半徑，一般利用幾何知識(shí)，常用解三角形的方法。3.運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧所對應(yīng)的圓心角為α?xí)r，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由下式表示：t＝QUOTEα360°T(或t=QUOTEα2πT)．可見粒子轉(zhuǎn)過的圓心角越大，所用時(shí)間越長．說明：1.軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度相聯(lián)系，在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期、偏轉(zhuǎn)角相聯(lián)系。2.粒子速度的偏向角(φ)等于圓心角(α)，并等于AB弦與切線的夾角(弦切角θ)的2倍(如圖)，即φ＝α＝2θ＝ωt例.如圖所示，一束電子(電荷量為e)以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，穿過磁場時(shí)速度方向與電子原來入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是________，穿過磁場的時(shí)間是________?！冀馕觥?1)畫軌跡，找圓心。電子在磁場中運(yùn)動(dòng)，只受洛倫茲力作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因?yàn)镕洛⊥v，故圓心在電子穿入和穿出磁場時(shí)兩個(gè)洛倫茲力的交點(diǎn)上，即上圖中的O點(diǎn)。(2)定半徑。由幾何知識(shí)知，弧AB的圓心角θ＝30°，OB為半徑。所以r=dsin30°=2d，又由(3)定時(shí)間。因?yàn)榛B的圓心角是30°，所以穿過時(shí)間t=T故t=〖答案〗2dBe教學(xué)反思本節(jié)的重點(diǎn)是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期公式，并掌握分析解決此類問題的一般步驟．難點(diǎn)是運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)分析粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．并綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)、電磁學(xué)知識(shí)解決帶電粒子在復(fù)合場中的問題．這需要學(xué)生綜合圓周運(yùn)動(dòng)、平面幾何、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及能量來解決問題，對知識(shí)的基礎(chǔ)要求比較高．因此，設(shè)置了一個(gè)問題組，由易到難，采用小組合作討論的方式，深挖學(xué)生在理解上的易錯(cuò)點(diǎn)，使學(xué)生進(jìn)行深入討論