資源簡介

(共24張PPT)
1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動
說課目錄
01
02
03
04
05
06
07
說教材
說學(xué)情
說教學(xué)目標(biāo)
說教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
說教學(xué)方法
說教學(xué)過程
說板書設(shè)計(jì)
一、說教材
本節(jié)內(nèi)容是學(xué)習(xí)了磁場對運(yùn)動電荷的作用力基礎(chǔ)上的拓展和延伸，討論了帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動，既能幫助學(xué)生加深對勻速圓周運(yùn)動的認(rèn)識，又能幫助學(xué)生提升對概念規(guī)律的靈活應(yīng)用的能力，建立核心概念與規(guī)律的聯(lián)系，形成科學(xué)的物理觀念 。
二、說學(xué)情
通過力學(xué)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生對物體做勻速圓周運(yùn)動的條件有了清晰的了解。但是磁場對帶電粒子的影響是一個新的領(lǐng)域，需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理解與探討。磁場概念比較抽象，學(xué)生難以理解磁場與帶電粒子運(yùn)動之間的關(guān)系，需要通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際例子來幫助學(xué)生加深理解。
三、說教學(xué)目標(biāo)
01
知道帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場會做勻速圓周運(yùn)動。
物理觀念
02
通過理論分析粒子圓周運(yùn)動的半徑和周期公式。
科學(xué)思維
03
了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用，學(xué)以致用。
科學(xué)探究
04
通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證帶電粒子的運(yùn)動特點(diǎn)。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
四、說教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中勻速圓周運(yùn)動的半徑和周期公式，并用來分析有關(guān)問題。
理解帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場會做勻速圓周運(yùn)動。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用。
教學(xué)重點(diǎn)
教學(xué)難點(diǎn)
五、說教學(xué)方法
本節(jié)課采用的是以問題導(dǎo)學(xué)、理論推導(dǎo)和科學(xué)驗(yàn)證相結(jié)合的課堂教學(xué)模式，結(jié)合小組討論法。應(yīng)用真實(shí)物理科技情境，提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考，老師幫助構(gòu)建物理模型，小組討論解決問題得出結(jié)論，通過演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論，回歸物理探究本質(zhì)。
六、說教學(xué)過程
教學(xué)流程概述
1.物理觀念線索
勻速圓周運(yùn)動（課上復(fù)習(xí)）
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場內(nèi)的圓周運(yùn)動（理論分析）
半徑和周期公式的推導(dǎo)（自主推導(dǎo)）
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場內(nèi)的圓周運(yùn)動的應(yīng)用（課后探究）
2.科學(xué)思維與探究線索
陰極射線在磁場中的偏轉(zhuǎn)
猜想曲線軌跡
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圓周運(yùn)動的猜想
歸納推理結(jié)論
環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課
六、說教學(xué)過程
右圖是上一節(jié)科學(xué)漫步中安德森記錄的正電子穿過云室時(shí)留下的徑跡的圖片（粒子從上向下運(yùn)動，磁場垂直紙面向里））。在粒子物理研究中，科學(xué)家們通過對帶電粒子在電場中、磁場中徑跡的分析和比較，可以得到粒子的帶電情況、運(yùn)動情況等許多信息，甚至發(fā)現(xiàn)粒子。以上圖片是在探測裝置云室中帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的徑跡，科學(xué)家們是如何來分析研究的呢？
環(huán)節(jié)一： 創(chuàng)設(shè)問題情境，引入新課
為了研究方便，如下圖，將上述情境中的模型簡化為一個簡單的物理模型：
帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動模型。
設(shè)置以下問題，學(xué)生分組討論。
①：帶電粒子受哪些力作用？
②：帶電粒子可能做什么運(yùn)動？
F
G
環(huán)節(jié)二：合作研究，展示交流
知識點(diǎn)1：垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子運(yùn)動性質(zhì)
思考與討論 ：
一個質(zhì)量為 1.67×10 -27 kg、電荷量為 1.6×10 -19 C 的帶電粒子， 以 5×10 5 m/s 的初速度沿與磁場垂直的方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.2 T 的勻強(qiáng)磁場。
（1）粒子所受重力與洛倫茲力的大小之比是多少？
（2）在對粒子在勻強(qiáng)磁場中的受力分析時(shí)，是否需要考慮重力？
環(huán)節(jié)二：合作研究，展示交流
思考及討論以下問題：
1.物體做勻速圓周運(yùn)動的條件是什么？
2.當(dāng)帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中時(shí)，所受洛倫茲力有什么特點(diǎn)？
3.當(dāng)帶電粒子垂直射入勻強(qiáng)磁場中時(shí)，帶電粒子將做什么樣的運(yùn)動？
帶電粒子在磁場中只受洛倫茲力
洛倫茲力的方向始終與運(yùn)動方向垂直
只改變速度方向不改變速度大小，對粒子不做功
3、垂直射入磁場的帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動
提供帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動的向心力
進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生受力分析：1、粒子的受力分析
重力與洛倫茲力相比可以忽略。
2、洛倫茲力的特點(diǎn)
環(huán)節(jié)二：合作研究，展示交流
垂直射入磁場的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，則
1：圓周運(yùn)動的半徑，及可能與哪些因素有關(guān)？
2：圓周運(yùn)動的周期，及可能與哪些因素有關(guān)？
知識點(diǎn)2 帶電粒子做圓周運(yùn)動的半徑和周期
環(huán)節(jié)二：合作研究，展示交流





F
F
1: 圓周運(yùn)動的半徑
2：圓周運(yùn)動的周期
環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證結(jié)論
洛倫茲力演示器
勵磁線圈
玻璃泡
電子槍
加速極電壓
選擇檔
勵磁電流
選擇檔
洛倫茲力演示儀示意圖
環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證結(jié)論
工作原理：
由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管的低壓水銀蒸汽發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。
環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證結(jié)論
設(shè)置以下問題，學(xué)生思考 ：
1、若不加磁場，電子做什么運(yùn)動？
2、電子以垂直于磁場方向的速度射入，做什么運(yùn)動？
3、僅改變電子初速度的大小，電子運(yùn)動有什么變化？
4、僅改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，電子運(yùn)動有什么變化？
環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證結(jié)論
演示實(shí)驗(yàn)2：加磁場，且與電子速度方向垂直
演示實(shí)驗(yàn)3： 改變加速電壓，從而改變電子初速度
演示實(shí)驗(yàn)4：調(diào)節(jié)勵磁電流，從而改變磁場強(qiáng)度
演示實(shí)驗(yàn)1：不加磁場
通過理論推導(dǎo)進(jìn)行猜想，然后再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，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，并且在學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)到成功的喜悅。
環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)演示，驗(yàn)證結(jié)論
觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，邀請學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
①若不加磁場，電子做直線運(yùn)動；
②沿著與磁場垂直的方向射入磁場的電子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動；
③磁場強(qiáng)度不變，粒子射入的速度增大，軌道半徑也增大；粒子射入的速度減小，軌道半徑也減小；
④粒子射入速度不變，磁場強(qiáng)度增大，軌道半徑減小；磁場強(qiáng)度減小，軌道半徑增大 。
環(huán)節(jié)四： 學(xué)以致用
例1：一個質(zhì)量為 1.67×10 -27 kg、電荷量為 1.6×10 -19 C 的帶電粒子，以 5×10 5 m/s 的初速度沿與磁場垂直的方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.2 T 的勻強(qiáng)磁場。求：
（1）粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑；
（2）粒子做勻速圓周運(yùn)動的周期。
本環(huán)節(jié)我設(shè)計(jì)以下兩道習(xí)題，用來檢測學(xué)生對圓周運(yùn)動的周期和半徑等知識的掌握情況：
環(huán)節(jié)四： 學(xué)以致用
例2：[多選]在勻強(qiáng)磁場中，一個帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，如果又順利垂直進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場，則(　　)
A．粒子的速率加倍，周期減半
B．粒子的速率不變，軌道半徑減半
C．粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4
D．粒子的速率不變，周期減半
環(huán)節(jié)五：知識小結(jié)、深化目標(biāo)
課堂小結(jié)
1、電荷的勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動形式：
當(dāng)υ⊥B時(shí)，所受洛侖茲力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動；
2、洛倫茲力提供向心力
圓周運(yùn)動的半徑
圓周運(yùn)動的周期
七.說板書設(shè)計(jì)
1.3 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動 一、運(yùn)動性質(zhì)
1、勻速圓周運(yùn)動的條件
2 、垂直射入勻強(qiáng)磁場的帶電粒子的受力分析
3、運(yùn)動性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動
二、勻速圓周運(yùn)動的速度和周期
1、Fn =F洛 qvB= r=
2. T==
三、 演示實(shí)驗(yàn)
1、洛倫茲力演示器及工作原理
2、 通過演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證前面猜想
感謝各位評委老師的傾聽！

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