高中物理 帶電粒子在磁場運動說教學設計課件 新人教版選修3

《帶電粒子在磁場中運動質(zhì)譜儀》說設計理念

說教材分析

說學情分析說教學板書設計

說教學目標、重、難點設計

說教法、學法設計

說教學手段

說教學流程

教學反思與后記本節(jié)課設計理念

根據(jù)新課程的理念，借鑒新的教學經(jīng)驗，注重學生學習方式的轉(zhuǎn)變，使學生學會把握信息，尋找規(guī)律，系統(tǒng)歸納知識，從而達到提高學習效率的目的。說教材分析教材的地位和作用：

在教學大綱中“帶電粒子在磁場中的運動”為B級要求“質(zhì)譜儀”為A級要求

本節(jié)課理論基礎

力學部分曲線運動知識洛倫茲力概念和特點﹛

這一節(jié)既是力學部分和電磁學部分舊知識的回憶復習，又是將這兩部分有機整合進行全新理論的構(gòu)建過程。

通過本節(jié)學習，學生一方面加強了洛侖茲力作用特點的認識以及勻速圓周運動向心力概念的把握，另一方面將兩者結(jié)合最終得出帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，學生能夠充分體會到物理知識的聯(lián)系性和規(guī)律性，這不僅有助于他們學會知識，而且使他們會學知識，學好本節(jié)內(nèi)容將增強學生科學素質(zhì)，能為今后進一步更好地掌握學習方法打下基礎。說教材分析教材的處理依托教材，靈活補充說學情分析1、學生已有知識和經(jīng)驗

高二學生已有一定的閱讀、分析、歸納概括的能力，總體上學生已經(jīng)學習了勻速圓周運動內(nèi)容，能夠計算關于圓周運動向心力、半徑、周期等問題，在本章前面部分，業(yè)已學習過運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力的大小計算、方向判定。2、學生可能遇到的困難學生學習水平各異，基礎掌握參差不齊，對知識點的掌握缺乏系統(tǒng)性，學生分析問題解決問題的能力還不是很全面，因此本節(jié)中“命題求解的思路”對于學生來說是需要重點加強掌握的。

說教學目標、重、難點設計（二）過程與方法

①、通過回憶洛倫茲力方向與觀察演示課件——帶電粒子軌跡特點相結(jié)合分析培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象抓住內(nèi)在本質(zhì)聯(lián)系的洞察能力

②、通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質(zhì)的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯分析推理能力。

教學目標（－）知識與技能

①、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時，做勻速圓周運動

②、會推導帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解決有關問題

③、知道質(zhì)譜儀的工作原理（三）情感態(tài)度與價值觀質(zhì)譜儀將基本的帶電粒子在磁場中運動規(guī)律直接推至科研最前沿——同位素的分析測定，讓學生親身體會到物理知識對于人類認識與改造世界過程中所起的巨大作用，有助于培養(yǎng)學生對物理的學習興趣。說教學目標、重、難點設計（四）美育滲透點用《仿真物理實驗室》軟件演示粒子在磁場中做各種運動的精美圖像感染學生，提高學生對物理學圖像形式美的審美感受力。說教學目標、重、難點設計教學重點與難點

重點：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關問題。難點：①、確定垂直進入勻強磁場中的帶電粒子運動是垂直磁場平面上的勻速圓周運動，

②、綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子運動的問題。帶電粒子的重力通常為什么不考慮？疑點說教法、學法設計教法：

本節(jié)課從研究帶電粒子在電場中運動情況與磁場中運動情況對比入手，采用啟發(fā)式教學與發(fā)現(xiàn)法想結(jié)合，引導學生自己一步步得出帶電粒子在磁場中的運動軌跡情況，并輔以直觀演示法與分析歸納法等綜合教學方法，使學生建立猜想—→觀察—→分析—→推理—→歸納—→應用這一學習流程。學法：對學生進行科學發(fā)現(xiàn)流程化的學法指導，使他們建立科學、合理、有效的學習體系。學生認真觀察實驗現(xiàn)象，結(jié)合運動和力的關系分析粒子做勻速圓周運動的原因，總結(jié)規(guī)律，積極思考、討論例題，對規(guī)律加深理解、提高應用能力．說教學手段

教學手段只是課堂教學的輔助部分，因此力求實用、科學合理，適合本課特點，因此用實物投影儀增大課堂容量、提高課堂效率，利用多媒體課件展示帶電粒子在磁場中的各種運動，特別是通過《仿真物理實驗室》軟件很容易模擬不同質(zhì)量、電量、電性的粒子的運動，直觀易于接受突破難點。用質(zhì)譜儀、回旋加速器等圖片增加學生學習興趣。說教學流程本節(jié)教學首先通過演示實驗告訴學生，當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動這一結(jié)論，然后試著用力與運動的關系分析粒子為什么做勻速圓周運動，再由學生推導帶電粒子在磁場中的運動半徑和周期。（整體感知）說教學流程1、新課引入

（1）.首先引導學生回顧帶電粒子在勻強磁場中所受洛侖茲力的大小及方向,知道大小

F洛=qvB，方向則根據(jù)左手定則判斷(始終垂直于速度方向)（圖片）（2）設計兩種情況下帶電粒子運動軌跡：①垂直進入勻強電場②垂直進入勻強磁場，比較各自運動情況。說教學流程2、觀察演示實驗：

（1）利用《仿真物理實驗室》軟件模擬帶電粒子在電場、磁場中運動，(課件）

（2）洛侖茲力演示儀。（先介紹洛倫茲力演示儀的工作原理，由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內(nèi)的低壓水銀蒸氣發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。并說明相關問題在160-161頁）

說教學流程3、突出重點，化解難點

（1）.

軌跡問題

先設計下列一組設問，引導學生思考

①F洛在什么平面內(nèi)？它與v的方向關系如何？

②F洛對運動電荷是否做功?

③F洛對運動電荷起何作用？

④帶電粒子在磁場中的運動具有什么特點？

帶電粒子在磁場中的運動軌跡這一重點就在教師精心設計引導下由學生自行解決說教學流程（2）半徑公式與周期公式

設問：帶電粒子做勻速圓周運動時什么力作為向心力?

學生答：F向=F洛=qvB

設問：向心力與速度、半徑關系?

學生答：F向=mv2/r

繼續(xù)推導得出：qvB=mv2/r→r=mv/qB，即半徑公式，鼓勵學生試著推導周期公式，結(jié)合前面已得的半徑公式，學生不難得出T=2πm/qB，即周期公式。

說教學流程

半徑公式與周期公式的實際問題應用設計下列幾點討論:①質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的動量垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關系如何？②質(zhì)量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的能量垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關系如何？③在同一磁場中做半徑相等的圓周運動的氫、氦原子核，哪個運動速度大？④同一帶電粒子，在磁場中做圓周運動，當它的速率增大時，其周期怎樣改變？

通過上述討論可在加速學生對于兩個公式應用的熟練掌握同時解決能量和動量在其中的應用關系。課件模擬說教學流程先安排課本P162例題作為學生過渡性練習

［例題1］課本例題

（3）質(zhì)譜儀再舉一道例題：［例題2］說教學流程4、反饋練習，鞏固知識

為使學生所學知識具有穩(wěn)定性，并使知識順利遷移。本堂課安排兩道習題進行鞏固練習，課堂練習的的安排應遵循由易及難，循序漸進的的教學原則。其中［例3］是對周期公式的簡單應用，目的在于熟練運用相關知識，［例4］則是在此基礎上更進一步，將較復雜的粒子偏轉(zhuǎn)的平面幾何知識與周期公式和半徑公式相結(jié)合，使學生思維想縱深化發(fā)展。

4、反饋練習，鞏固知識

說教學流程

本節(jié)課我們學習了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的情況，經(jīng)過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動．并根據(jù)牛頓運動定律得出粒子運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用——質(zhì)譜儀．但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強磁場方向時，帶電粒子將不再是作勻速圓周運動。（感興趣同學可深入探討）5、總結(jié)、擴展說教學流程6、布置作業(yè)

課本P163（1）～（5）題說教學板書設計板書如下：

五、帶電粒子在磁場中的運動

質(zhì)譜儀一、運動軌跡

粒子作勻速圓周運動

二、半徑和周期運動半徑：運動周期：三、質(zhì)譜儀教學反思與后記本節(jié)課的內(nèi)容是高考的熱點之一，不僅要求學生有很強的分析“力和運動關系”的能力，還要求學生有一定的平面幾何的知識，在教學中要多給學生思考的時間。

教學后記：謝謝指教！

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教學反思與后記《帶電粒子在磁場中運動質(zhì)譜儀》洛侖茲力演示儀［實驗現(xiàn)象］［實驗現(xiàn)象］在電場中粒子軌跡是拋物線，在磁場中軌跡彎曲成圓形。例1、如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，然后讓粒子垂直進入磁感應強度為B的磁場中，最后打到底片D上。(1)粒子進入磁場時的速率。(2)求粒子在磁場中運動的軌道半徑。解：（1）利用電場加速（無初速釋放）粒子在S1區(qū)做初速度為零的勻加速直線運動。由動能定理知，粒子在電場中得到的動能等于電場對它所做的功，即由此可得。（2）利用磁場偏轉(zhuǎn)：

［例2］當氫的三種同位素如氕、氘、氚以相同的速度進入同一勻強磁場，求它們的軌道半徑比?(電腦課件顯示)

引導學生分析出氕、氘、氚的運動半徑不一樣

如果有一種儀器能夠利用這一原理把幾種同位素從同一入口飛入，從不同入口飛出的話，就檢測出某一束粒子中是否含有同位素了，如果有，若能準確測量出每一種同位素的運動半徑，就能夠準確測定同位素的原子量了，利用這一原理制造出的一種儀器叫做質(zhì)譜儀以此例幫助學生加深對質(zhì)譜儀原理和功用的認識。［例3］一帶電粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動，運動周期為2π×10-5s.已知勻強磁場的磁感應強度為0.8T，則該粒子的質(zhì)量與其電量的比值為多少？

4、反饋練習，鞏固知識

［例4］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知（1）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？（2）這些速度的大小關系為

。（3）三束粒子從O點出發(fā)分別到達1、2、3點所用時間關系為

。.

4、反饋練習，鞏固知識

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