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2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 》教案10 新人教版選修3-1

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1、2022年高中物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動 》教案10 新人教版選修3-1 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)   1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時,做勻速圓周運(yùn)動.   2、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式,并會用它們解答有關(guān)問題.   3、知道質(zhì)譜儀的工作原理. 能力目標(biāo)   通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運(yùn)動性質(zhì)的過程,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力. 情感目標(biāo)   通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理,讓學(xué)生認(rèn)識先進(jìn)科技的發(fā)展,有助于培養(yǎng)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣. ? 教學(xué)建議 教材分析   本節(jié)重點(diǎn)是研究帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律:半徑以

2、及周期,通過復(fù)習(xí)相關(guān)力學(xué)知識,利用力于運(yùn)動的關(guān)系突破這一重點(diǎn),需要注意的是: 1、確定垂直射入勻強(qiáng)電場中的帶電粒子是勻速圓周運(yùn)動; 2、帶電粒子的重力通常不考慮。 教法建議   由于我們研究的是帶電粒子在磁場中的運(yùn)動情況,研究的是磁場力與運(yùn)動的關(guān)系,因此教學(xué)開始,需要學(xué)生回憶相關(guān)的力學(xué)知識,為了引導(dǎo)學(xué)生分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運(yùn)動的原因、規(guī)律,教師可以通過實(shí)驗(yàn)演示引入,讓學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合運(yùn)動和力的關(guān)系分析原因,總結(jié)規(guī)律,積極思考、討論例題,對規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力.最后通過例題講解,加深知識的理解. ? 教學(xué)設(shè)計方案 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動? 質(zhì)譜儀 ??? 一、素

3、質(zhì)教育目標(biāo) (一)知識教學(xué)點(diǎn)   1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時,做勻速圓周運(yùn)動.   2、會推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑、周期公式,并會用它們解答有關(guān)問題.   3、知道質(zhì)譜儀的工作原理. (二)能力訓(xùn)練點(diǎn)   通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運(yùn)動性質(zhì)的過程,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的邏輯推理能力. (三)德育滲透點(diǎn)   通過學(xué)習(xí)質(zhì)譜儀的工作原理,理解高科技的巨大力量. ?(四)美育滲透點(diǎn)   用電子射線管產(chǎn)生的電子做圓周運(yùn)動的精美圖像感染學(xué)生,提高學(xué)生對物理學(xué)圖像形式美的審美感受力. 二、學(xué)法引導(dǎo)   1、教師通過演示實(shí)驗(yàn)法引入,復(fù)習(xí)提問法引

4、導(dǎo)學(xué)生分析推導(dǎo)粒子做勻速圓周運(yùn)動的原因、規(guī)律.通過例題講解,加深理解.   2、學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合運(yùn)動和力的關(guān)系分析原因,總結(jié)規(guī)律,積極思考、討論例題,對規(guī)律加深理解、提高應(yīng)用能力. 三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法   1、重點(diǎn)   帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動半徑和運(yùn)動周期.   2、難點(diǎn)   確定垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動.   3、疑點(diǎn)   帶電粒子的重力通常為什么不考慮?   4、解決辦法   復(fù)習(xí)力學(xué)知識、引導(dǎo)同學(xué)利用力與運(yùn)動的關(guān)系分析,討論帶電粒子在磁場中的運(yùn)動情況。 四、課時安排   1課時 五、教具學(xué)具準(zhǔn)備   演示用特

5、制的電子射線管。 六、師生互動活動設(shè)計   教師先通過演示實(shí)驗(yàn)引入,再啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生用力學(xué)知識分析原因,推導(dǎo)規(guī)律,通過例題講解,學(xué)生思考和討論進(jìn)一步加深對知識的理解,提高學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力。 七、教學(xué)步驟 (一)明確目標(biāo) (略) (二)整體感知   本節(jié)教學(xué)首先通過演示實(shí)驗(yàn)告訴學(xué)生,當(dāng)帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時,粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動這一結(jié)論,然后試著用力與運(yùn)動的關(guān)系分析粒子為什么做勻速圓周運(yùn)動,再由學(xué)生推導(dǎo)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動半徑和周期,根據(jù)力學(xué)知識,重點(diǎn)是理解運(yùn)動半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、速度的關(guān)系;運(yùn)動周期與粒子速率和運(yùn)動半徑無關(guān). (三)重點(diǎn)、難點(diǎn)

6、的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程   1、引入新課   上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了洛侖茲力的概念,我們知道帶電粒子垂直磁場方向運(yùn)動時,會受到大小? ,方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用,今天我們來研究一下,受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運(yùn)動的? 2、粒子為什么做勻速圓周的運(yùn)動?   首先通過演示實(shí)驗(yàn)觀察到,當(dāng)帶電粒子的初速度方向與勻強(qiáng)磁場方向垂直時,粒子的運(yùn)動軌道是圓.   在力學(xué)中我們學(xué)習(xí)過,物體作勻速圓周運(yùn)動的條件是物體所受的合外力大小不變,方向始終與速度方向垂直.當(dāng)帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時,通常它的重力可以忽略不計(請同學(xué)們討論),可看作只受洛侖茲力作用,洛侖茲力方向和速度方向在同一個平面

7、內(nèi),由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直,因而它對帶電粒子不做功,根據(jù)動能定理可知運(yùn)動粒子的速度大小不變,再由 可知,粒子在運(yùn)動過程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變,根據(jù)物體作勻速圓周運(yùn)動的條件得出帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場運(yùn)動時,作勻速圓周運(yùn)動.   3、粒子運(yùn)動的軌道半徑和周期公式   帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動時做勻速圓周運(yùn)動,其向心力等于洛侖茲力,請同學(xué)們根據(jù)牛頓第二定律,推導(dǎo)帶電粒子的運(yùn)動半徑和周期公式.   經(jīng)過推導(dǎo)得出粒子運(yùn)動半徑 ,運(yùn)動周期 。   運(yùn)用學(xué)過的力學(xué)知識理解,當(dāng)粒子運(yùn)動速度較大時,粒子要離心運(yùn)動,其運(yùn)動半徑增大,所以速度大,半徑也大;當(dāng)磁場較強(qiáng)時,運(yùn)動電荷

8、受洛侖茲力增大,粒子要向心運(yùn)動,其運(yùn)動半徑減小,所以磁感應(yīng)強(qiáng)度大,半徑?。捎趲щ娏W舆\(yùn)動速度大時,其運(yùn)動半徑大,運(yùn)動軌跡也長,可以理解粒子運(yùn)動的周期與速度的大小和軌道半徑無關(guān).為了加深同學(xué)們對半徑和周期公式的理解,舉下面的例題加以練習(xí).  ?。劾?]同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強(qiáng)磁場中,其運(yùn)動軌跡如圖所示,則可知  ?。?)帶電粒子進(jìn)入磁場的速度值有幾個?  ?。?)這些速度的大小關(guān)系為?????? .   (3)三束粒子從O點(diǎn)出發(fā)分別到達(dá)1、2、3點(diǎn)所用時間關(guān)系為????? .   4、質(zhì)譜儀   首先請同學(xué)們閱讀課本上例題的分析求解過程,然后組織學(xué)生討論質(zhì)譜儀的工作原理. (四)總結(jié)、擴(kuò)展   本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了帶電粒子垂直于勻強(qiáng)磁場運(yùn)動的情況,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運(yùn)動.并根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得出粒子運(yùn)動的半徑公式和周期公式.最后我們討論了它的一個具體應(yīng)用——質(zhì)譜儀.   但應(yīng)注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強(qiáng)磁場方向時,帶電粒子將不再是作勻速圓周運(yùn)動. 八、布置作業(yè)  ?? (1)P156(1)~(6) 九、板書設(shè)計 五、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動? 質(zhì)譜儀 一、運(yùn)動軌跡   粒子作勻速圓周運(yùn)動. 二、半徑和周期   運(yùn)動半徑:   運(yùn)動周期: 三、質(zhì)譜儀

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