带电粒子在匀强磁场中的运动说课

带电粒子在匀强磁场中的运动说课程序一、学情分析二、教材分析三、设计思想四、教学方法五、学法指导六、教学过程一、学情分析学生已经在前面几节学习了“磁现象和磁场”、“磁感应强度”、“匀强磁场”、“磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力”等重要概念，学习本节内容应该是水到渠成的事情。二、教材分析（一）教材所处的地位和作用本节课是本章的重点内容，也是近几年高考必考内容，尤其是带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题，更是成为近几年高考试卷的压轴大题，不得不引起高度的重视（二）教学目标（三维目标）1、知识与技能（1）通过实验，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做圆周运动，圆周运动的半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关。（2）通过理论分析，知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，并能用学过的知识推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式。（3）能够用学过的知识分析、计算有关带电粒子在匀强磁场中受力、运动的问题，了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。2、过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题3、情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。（三）教学重、难点1、教学重、难点：带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹2、突破重、难点的方法：采用先实验探究，再理论分析与推导的顺序，带着实验得到的感性材料，再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认知过程，也降低了学习难度。（四）教学用具洛伦兹力演示仪、电源、投影仪、投影片、多媒体辅助教学设备三、设计思想依据新课标的理念及要求，本节课的设计思想是：充分体现学生的自主、合作、探究；教学手段：先学后教，循环大课堂；教学过程的呈现方式：导学案。四、教学方法本节课主要采用实验观察法、分析推理法、探究法、讨论法相结合的启发式教学方法。突出学生的主体地位和教师的主导作用；五、学法指导学生应当采取这样的学习方法：在具体的物理情景及老师的引导下进行探究式学习，体现由物讲理的基本方法。学生要学会学习知识的来龙去脉，这是最重要的学习方法。六、教学过程新课导入：（设疑法）“通过上一节课的探究，我们掌握了磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力，请同学们思考一个问题：如果带电粒子沿着垂直磁场的方向射入匀强磁场，带电粒子会做什么样的运动呢？”这样，学生就会在老师创设的情景之下，带着悬念进入本节课的学习。本节课共设计四个大环节：一、自学展示，日积月累；二、探究展示，大显身手；三、交流合作，携手并进；四、课堂总结，一比高低。具体过程如下：自学展示，日积月累依据先学后教，循环大课堂的教学手段，在上一节课结束时把本节课的导学案发给学生，学生需要在课下把本节课的基本内容提前自学一下，并完成导学案上提供的所有思考题和练习题。本节课上课前，教师把导学案上的问题进行分工，每一个学习小组相对平均地分得一定的问题，在本节课上进行展示。需要板演的题目让学生课前就写在黑板上。本环节导学案上提供的问题有两大类：1、知识准备、2、新知预习（一）知识准备1、什么是洛伦兹力?洛伦兹力的表达式是什么？方向如何判断？2、带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力?3、洛伦兹力F、磁感应强度B、带电粒子的速度V、三者的方向在空间上有什么关系？（二）新知预习1．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做________运动。(2)带电粒子以垂直于磁场的速度进入磁场时，根据左定则粒子所受的洛伦兹力既垂直于_____方向、又垂直于________方向，即洛伦兹力垂直于速度方向、磁感应强度方向所构成的平面，粒子做匀速圆周运动。半径公式为___________,周期公式为______________。2．质谱仪：（1）粒子的_______________之比叫做比荷，比荷是带电粒子的一种基本属性，质谱仪可以测定带电粒子的比荷，它是测量带电粒子的和分析的重要工具。（2）质谱仪的工作原理：利用电场的和磁场的让粒子由静止加速，最后打到特定位置的照相底片上。如果几个带电粒子的电荷量相同而质量不同，它们打到照相底片上的地方就（相、不）同。3．回旋加速器(1)使带电粒子加速的方法有：仅利用电场的多次直线加速；利用电场的和磁场的作用，回旋加速。(2)回旋加速器就是利用电场对电荷的加速作用和磁场对运动电荷的偏转作用，在圆形范围内来获得的装置。（3）回旋加速器原理：①由于________的原因，粒子在D形金属扁盒内运动时不能获得加速，仅在磁场力作用下做________运动，周期为T=________．②两个D形金属扁盒缝隙中存在交变的电场，只要保证粒子每次进入电场时，都是加速电场，粒子就能获得加速．粒子在磁场中转过半圈的时间为圆周运动的半周期，这就要求交流电经过这段时间就要改变方向一次，尽管粒子的速度越来越大，但粒子的运动周期与速度_____，不计粒子通过缝隙所需要的时间，只要满足交流电的周期与粒子作圆周运动的周期_______，粒子就能不断地获得加速。探究展示，大显身手一、实验探究首先由教师演示洛伦兹力演示仪，演示时分以下几个步骤引导学生预测电子束的运动情况。（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。二、理论探究为了突出学生的主体地位，以下几个问题均以学习小组合作探究的方式进行，讨论后分别让各小组代表展示。1、理论分析带电粒子垂直进入匀强磁场一定在洛伦兹力作用下在垂直磁场的平面内做匀速圆周运动。2试推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T。3、带电粒子的运动方向与磁场方向成任意θ角时：粒子在垂直于磁场方向作运动，在平行磁场方向作运动。叠加后粒子作等距螺旋线运动4、试定量分析两个电荷量相同而质量不同带的电粒子在质谱仪内经加速和偏转最后打到照相底片的地方不同。5、回答课本P102“思考与讨论”的问题.6、若一个回旋加速器的D形金属扁盒的半径为R，则它对一个质量m为电荷量为q的带电粒子加速后,粒子飞出加速器时的动能为多少？它与加速电压U是否有关？合作交流，携手并进本环节为课堂练习，导学案上提供了适量的练习题，为了充分体现学生的合作交流，多边互动，依然采用小组展示方式，对于个别计算题，完全可以让学生上讲台讲解。为了激发学生学习的积极性，小组代表展示过之后，本组其他同学可以加以补充或改进，直到本组认为没有什么问题，这一过程叫做“国产”。如果其他小组仍然可以对这一问题加以补充或改进，对前一小组来说这个过程叫做“进口”。如果刚才的问题最终还有个别地方未得到解决，那只有依靠全体学生和老师共同解决，这个过程叫做“联合国决议”。这样就会以一种轻松活泼的课堂气氛完成练习。课堂总结，一比高低教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。板书设计1.带电粒子垂直进入匀强磁场中时，粒子在垂直磁场方向的平面内做匀速圆周运动。2.半径和周期公式的推导由qvB=m可得R=mv/qBT=说明：（1）轨道半径和带电粒子的运动速率成正比.（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运动速率无关.3.质谱仪（1）结构（2）工作原理4.回旋加速器（1）结构（2）工作原理布置作业1、课本P102“问题与练习”书面完成第1、4题；作业本上完成第2、3题2、发下下一节的导学案