小學語文的教學教案

《帶電粒子在勻強磁場中的運動》教學反思。

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負責，作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學生更容易聽懂所講的內(nèi)容，幫助高中教師提高自己的教學質(zhì)量。高中教案的內(nèi)容具體要怎樣寫呢？下面的內(nèi)容是小編為大家整理的《帶電粒子在勻強磁場中的運動》教學反思，希望能為您提供更多的參考。

《帶電粒子在勻強磁場中的運動》教學反思

帶電粒子在磁場中的運動是本章的重點內(nèi)容，也是歷來高考?？嫉闹匾獌?nèi)容！本節(jié)內(nèi)容包括兩部分：一、帶電粒子在勻強磁場中的運動。二、帶電粒子在勻強磁場中的運動的實際應用———質(zhì)譜儀和回旋加速器。并且本節(jié)內(nèi)容和以前的力學知識緊密結合，綜合性較強，構成教學的難點。

在本節(jié)課的落實上，我采用了具體如下的實施。1.針對學生基礎比較薄弱的實際情況，以復習洛倫茲力的大小和方向判斷作為引子，引入新課，提出：“帶電粒子在勻強磁場中將做什么運動？”。從易到難，為學生學習本節(jié)課打基礎、做鋪墊。其中在復習公式上，采用了學生上黑板板書的措施落實復習回顧。2.有了必備的知識和方法作為基礎，讓學生先從力和運動的分析方法入手，結合課本與實驗視頻，讓學生知道帶電粒子垂直于磁場方向的運動軌跡是個圓，并且是勻速圓周運動，然后我指明帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的條件，進而讓學生在教師的指點下能用學過的力學方法逐步的推導其運動半徑和周期。其中推導做圓周運動的半徑和周期公式時，我讓兩名推導過程比較規(guī)范的學生上黑板板書與講解的措施。這樣，既能鍛煉講解的學生的邏輯思維的能力和語言的表達能力，也能把學生之間的思維拉近，便于理解，之后通過相關的達標訓練予以練習鞏固；達到分解難點、消化重點的目的。

延伸閱讀

3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動學案

一名優(yōu)秀的教師在教學時都會提前最好準備，作為教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學生們能夠更好的找到學習的樂趣，幫助教師提高自己的教學質(zhì)量。那么如何寫好我們的教案呢？下面是小編精心為您整理的“3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動學案”，希望能對您有所幫助，請收藏。

3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動
課前預習學案
一、預習目標
1、知道洛倫茲力對粒子不做功。
2、知道帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。
3、寫出帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式。
4、了解回旋加速器的工作原理。
二、預習內(nèi)容
1．帶電粒子在勻強磁場中的運動
(1)帶電粒子的運動方向與磁場方向平行：做運動。
(2)帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直：粒子做運動且運動的軌跡平面與磁場方向。軌道半徑公式：周期公式：。
(3)帶電粒子的運動方向與磁場方向成θ角：粒子在垂直于磁場方向作運動，在平行磁場方向作運動。疊加后粒子作等距螺旋線運動。
2．質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的和分析的重要工具。
3．回旋加速器：
(1)使帶電粒子加速的方法有：經(jīng)過多次直線加速；利用電場和磁場的作用，回旋速。
(2)回旋加速器是利用電場對電荷的加速作用和磁場對運動電荷的偏轉作用，在的范圍內(nèi)來獲得的裝置。
(3)為了保證每次帶電粒子經(jīng)過狹縫時均被加速，使之能量不斷提高，要在狹縫處加一個電壓，產(chǎn)生交變電場的頻率跟粒子運動的頻率。
⑷帶電粒子獲得的最大能量與D形盒有關。
三、提出疑惑

課內(nèi)探究學案

一、學習目標
1、理解洛倫茲力對粒子不做功。
2、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，知道它們與哪些因素有關。
3、了解回旋加速器的工作原理。
二、學習過程
例1三種粒子、、，它們以下列情況垂直進入同一勻強磁場，求它們的軌道半徑之比。
①具有相同速度；
③具有相同動能。
例2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的磁場中做勻速圓周運動，最后打到照相底片D上，如圖3所示。求
①粒子進入磁場時的速率；
②粒子在磁場中運動的軌道半徑。
解答①粒子在S1區(qū)做初速度為零的勻加速直線運動。在S2區(qū)做勻速直線運動，在S3區(qū)做勻速圓周運動。
由動能定理可知
12mv2＝qU確由此可解出：v＝2qUm
②粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑為：
r＝mvqB＝2mUqB2
r和進入磁場的速度無關，進入同一磁場時，r∝mq，而且這些個量中，U、B、r可以直接測量，那么，我們可以用裝置來測量比荷。
質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱為同位素。在圖4中，如果容器A中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，根據(jù)例題中的結果可知，它們進入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運動，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，叫質(zhì)譜線。每一條對應于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量。這種儀器叫做質(zhì)譜議。
例5質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，以初速度v0垂直進入磁感應強度為B、寬度為L的勻強磁場區(qū)域，如圖所示。求
(1)帶電粒子的運動軌跡及運動性質(zhì)
(2)帶電粒子運動的軌道半徑
(3)帶電粒子離開磁場電的速率
(4)帶電粒子離開磁場時的偏轉角θ
(5)帶電粒子在磁場中的運動時間t
(6)帶電粒子離開磁場時偏轉的側位移
解答
⑴帶電粒子作勻速圓周運動；軌跡為圓周的一部分。
⑵R＝mv0qB＝Lsinθ
⑶v＝v0
⑷sinθ＝LR＝qBLmv0
⑸t＝＝Rθv0(θ弧度為單位)
⑹y＝R－R2－L2＝R(1－cosθ)
三、反思總結

四、當堂檢測
1.兩個帶電粒子沿垂直磁場方向射入同一勻強磁場，它們在磁場中作勻速圓周運動的半徑相同，且轉動方向也相同，那么這兩粒子的情況是（）
A．兩粒子的速度大小一定相同B．兩粒子的質(zhì)量一定相同
C．兩粒子的運動周期一定相同D．兩粒子所帶電荷種類一定相同
2.在勻強磁場中，一個帶電粒子作勻速圓周運動，如果又順利垂直進入另一磁感應強度是原來磁感應強度2倍的勻強磁場，則（）
A．粒子的速率加倍，周期減半
B．粒子的速率加倍，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
3.兩個粒子，帶電量相等，在同一勻強磁場中只受磁場力而做勻速圓周運動（）
A.若速率相等，則半徑一定相等B.若質(zhì)量相等，則周期一定相等
C.若動量大小相等，則半徑一定相等D.若動量相等，則周期一定相等
4.質(zhì)子（P）和α粒子（H）以相同的速度垂直進入同一勻強磁場中，它們在垂直于磁場的平面內(nèi)做勻速圓周運動，它們的軌道半徑和運動周期關系是()
A．R:R=1:2,T:T=1:2B.R:R=2:1,T:T=1:2
C.R:R=1:2,T:T=2:1D.R:R=1:4,T:T=1:4
5.把擺球帶電的單擺置于勻強磁場中，如圖所示，當帶電擺球最初兩次經(jīng)過最低點時，相同的量是（）
A.小球受到的洛倫茲力B.擺線的拉力
C．小球的動能D.小球的加速度
6.關于回旋加速器中電場和磁場的說法中正確的是（）
A.電場和磁場都對帶電粒子起加速作用
B.電場和磁場是交替地對帶電粒子做功的
C.只有電場能對帶電粒子起加速作用
D.磁場的作用是使帶電粒子在D形盒中做勻速圓周運動
7.在回旋加速器內(nèi)，帶電粒子在半圓形盒內(nèi)經(jīng)過半個周期所需的時間與下列哪個量有關（）
A.帶電粒子運動的速度B.帶電粒子運動的軌道半徑
C.帶電粒子的質(zhì)量和電荷量D.帶電粒子的電荷量和動量
課后練習與提高
1．在回旋加速器中,下列說法不正確的是()
A．電場用來加速帶電粒子,磁場則使帶電粒子回旋
B．電場和磁場同時用來加速帶電粒子
C．在交流電壓一定的條件下,回旋加速器的半徑越大,同一帶電粒子獲得的動能越大
D．同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電壓的大小有關,而與交流電壓的頻率無關
2．如圖所示，一導電金屬板置于勻強磁場中，當電流方向向上時，金屬板兩側電子多少及電勢高低，判斷正確的是（）
A．左側電子較多，左側電勢較高B．左側電子較多，右側電勢較高
C．右側電子較多，左側電勢較高D．右側電子較多，右側電勢較高

3.一個帶正電的微粒（不計重力）穿過如圖中勻強電場和勻強磁場區(qū)域時，恰能沿直線運動，則欲使電荷向下偏轉時應采用的辦法是（）
A．增大電荷質(zhì)量
B．增大電荷電量
C．減少入射速度
D．增大磁感應強度
E．減少電場強度
4．用同一回旋加速器分別對質(zhì)子和氚核()加速后（）
A．質(zhì)子獲得的動能大于氚核獲得的動能
B．質(zhì)子獲得的動能等于氚核獲得的動能
C．質(zhì)子獲得的動能小于氚核獲得的動能
D．質(zhì)子獲得的動量等于氚核獲得的動量
5．關于回旋加速器加速帶電粒子所獲得的能量，下列說法正確的是（）
A．與加速器的半徑有關，半徑越大，能量越大
B．與加速器的磁場有關，磁場越強，能量越大
C．與加速器的電場有關，電場越強，能量越大
D．與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關，質(zhì)量和電荷量越大，能量越大
6．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖,如果粒子所具有的速率v=E/B那么()
A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側進入場區(qū),才能沿直線通過
B．帶負電粒子必須沿ba方向從右側進入場區(qū),才能沿直線通過
C．不論粒子電性如何,沿ab方向從左側進入場區(qū),都能沿直線通過
D．不論粒子電性如何,沿ba方向從右側進入場區(qū),都能沿直線通過
7.如圖所示，a和b是從A點以相同的動能射入勻強磁場的兩個帶等量電荷的粒子運動的半圓形徑跡，已知ra=2rb，則由此可知（）
A．兩粒子均帶正電，質(zhì)量比ma/mb=4
B．兩粒子均帶負電，質(zhì)量比ma/mb=4
C．兩粒子均帶正電，質(zhì)量比ma/mb=1/4
D．兩粒子均帶負電，質(zhì)量比ma/mb=1/4
8.如圖所示，勻強磁場中有一個帶電量為q的正離子，自a點沿箭頭方向運動，當它沿圓軌道運動到b點時，突然吸收了附近的若干個電子，接著沿另一圓軌道運動到與a、b在一條直線上的c點，已知ac=ab/2.電子電量為e，由此可知，正離子吸收的電子個數(shù)為()
A．B．C．D．

9.如圖所示，質(zhì)量為m帶正電q的液滴，處在水平方向的勻強磁場中，磁感應強度為B，液滴運動速度為v，若要液滴在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，則施加的勻強電場方向為，場強大小為，從垂直于紙面向你看，液體的繞行方向為。

10.如圖所示,一束電子流以速率v通過一個處于矩形空間的勻強磁場,速度方向與磁感線垂直。且平行于矩形空間的其中一邊,矩形空間邊長為a和a電子剛好從矩形的相對的兩個頂點間通過,求電子在磁場中的飛行時間。

第六節(jié)帶電粒子在勻強磁場中的運動

第六節(jié)帶電粒子在勻強磁場中的運動

一、教學目標

（一）知識與技能

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強度的方向垂直時，粒子在勻磁場中做勻速圓周運動.3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題.知道質(zhì)譜儀的工作原理。

4、知道回旋加速器的基本構造、工作原理、及用途。

（二）過程與方法

通過綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復合場（電場、磁場）中的問題.

培養(yǎng)學生的分析推理能力.

（三）情感態(tài)度與價值觀

通過對本節(jié)的學習，充分了解科技的巨大威力，體會科技的創(chuàng)新歷程。

二、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.粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動.

2.綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子在復合場中的問題.

三、教具：洛倫茲力演示儀、感應線圈、電源、多媒體等

四、教學過程：

（一）復習引入

［問題1］什么是洛倫茲力？［磁場對運動電荷的作用力］［問題2］帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？［不一定，洛倫茲力的計算公式為F=qvBsinθ，θ為電荷運動方向與磁場方向的夾角，當θ=90°時，F(xiàn)=qvB;當θ=0°時，F(xiàn)=0.］［問題3］帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什么運動呢？今天我們來學習——帶電粒子在勻強磁場中的運動、質(zhì)譜儀.

（二）新課講解---第六節(jié)、帶電粒子在勻強磁場中的運動【演示】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。后進行實驗.（并說明相關問題104-105頁）教師進行演示實驗.［實驗現(xiàn)象］在暗室中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場（這個磁場是由兩個平行的通電環(huán)形線圈產(chǎn)生的），電子的徑跡變彎曲成圓形.［教師引導學生分析得出結論］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.帶電粒子垂直進入勻強磁場中的受力及運動情況分析（動態(tài)課件）.一是要明確所研究的物理現(xiàn)象的條件----在勻強磁場中垂直于磁場方向運動的帶電粒子。二是分析帶電粒子的受力情況，用左手定則明確帶電粒子初速度與所受到的洛倫茲力在同一平面內(nèi)，所以只可能做平面運動。三是洛倫茲力不對運動的帶電粒子做功，它的速率不變，同時洛倫茲力的大小也不變。四是根據(jù)牛頓第二定律，洛倫茲力使運動的帶電粒子產(chǎn)生加速度(向心加速度)

［出示投影］①.電子受到怎樣的力的作用？這個力和電子的速度的關系是怎樣的？（電子受到垂直于速度方向的洛倫茲力的作用.）②.洛倫茲力對電子的運動有什么作用？（.洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大?。?有沒有其他力作用使電子離開磁場方向垂直的平面？（沒有力作用使電子離開磁場方向垂直的平面）④.洛倫茲力做功嗎？（洛倫茲力對運動電荷不做功）

1．帶電粒子在勻強磁場中的運動（1）、運動軌跡：沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，粒子在垂直磁場方向的平面內(nèi)做勻速圓周運動，此洛倫茲力不做功.

【注意】帶電粒子做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供。通過“思考與討論”（105頁），使學生理解帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，的軌道半徑r和周期T與粒子所帶電量、質(zhì)量、粒子的速度、磁感應強度有什么關系。［出示投影］一為帶電量q，質(zhì)量為m,速度為v的帶電粒子垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中，其半徑r和周期T為多大？［問題1］什么力給帶電粒子做圓周運動提供向心力？［洛倫茲力給帶電粒子做圓周運動提供向心力］［問題2］向心力的計算公式是什么？［F=mv2/r］［教師推導］粒子做勻速圓周運動所需的向心力F=m是由粒子所受的洛倫茲力提供的，所以qvB=mv2/r由此得出r=T=可得T=（2）、軌道半徑和周期

帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑及周期公式.1、軌道半徑r=2、周期T=2πm/qB

【說明】：（1）軌道半徑和粒子的運動速率成正比.（2）帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期跟軌道半徑和運動速率無關.【討論】：在勻強磁場中如果帶電粒子的運動方向不和磁感應強度方向垂直，它的運動軌道是什么樣的曲線？分析：當帶電粒子的速度分別為垂直于B的分量v1和平行于B的分量v2，因為v1和B垂直，受到洛倫茲力qv1B，此力使粒子q在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運動，v1和B平行，不受洛倫茲力，故粒子在沿B方向上做勻速曲線運動，可見粒子的運動是一等距螺旋運動.再用洛倫茲力演示儀演示

［出示投影課本例題］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）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v=.（2）粒子做勻速圓周運動所需的向心力是由粒子所受的洛倫茲力提供，即qvB=m所以粒子的軌道半徑為r=mv/qB=［教師講解］r和進入磁場的速度無關，進入同一磁場時，r∝，而且這些個量中，u、B、r可以直接測量，那么，我們可以用裝置來測量比荷或算出質(zhì)量。例題在處理上，可以讓學生自己處理，教師引導總結。為了加深對帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律的理解，可以補充例題和適量的練習。注意：在解決這類問題時，如何確定圓心、畫出粒子的運動軌跡、半徑及圓心角，找出幾何關系是解題的關鍵。

例題給我們展示的是一種十分精密的儀器------質(zhì)譜儀補充例題:如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子（不計重力），從A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場中，并從B點射出，已知∠AOB=120°，求該帶電粒子在磁場中運動的時間。分析：首先通過已知條件找到所對應的圓心O′，畫出粒子的運動軌跡并畫出幾何圖形。解：設粒子在磁場中的軌道半徑為R，粒子的運動軌跡及幾何圖形如圖所示。粒子在磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，有qvB=mv2/R①由幾何關系有：R=rtan60②粒子的運動周期T=2πR/v0③

由圖可知θ=60°，得電粒子在磁場中運動的時間t=T/6④聯(lián)立以上各式解得：t=rπ/3v0

（3）、質(zhì)譜儀

閱讀課文及例題，回答以下問題：

1.試述質(zhì)譜儀的結構.

2.試述質(zhì)譜儀的工作原理.

3.什么是同位素？

4.質(zhì)譜儀最初是由誰設計的？

5.試述質(zhì)譜儀的主要用途.閱讀后學生回答：1.質(zhì)譜儀由靜電加速極、速度選擇器、偏轉磁場、顯示屏等組成.2.電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，它們進入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運動，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細條，叫質(zhì)譜線，每一條對應于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量.3.質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱為同位素.4.質(zhì)譜儀最初是由湯姆生的學生阿斯頓設計.5.質(zhì)譜儀是一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具.-------（1課時）【過渡語】先從研究物質(zhì)微觀結構的需要出發(fā)提出怎樣大量產(chǎn)生高能帶電粒子的問題，從而引出早期使用的加速器——靜電加速器

2．回旋加速器

（1）直線加速器

①加速原理：利用加速電場對帶電粒子做正功使帶電的粒子動能增加，即qU=ΔEk

②直線加速器的多級加速：教材圖3．6—5所示的是多級加速裝置的原理圖，由動能定理可知，帶電粒子經(jīng)N級的電場加速后增加的動能，ΔEk=q（U1+U2+U3+U4+…Un）

③直線加速器占有的空間范圍大，在有限的空間內(nèi)制造直線加速器受到一定的限制。（2）回旋加速器

①由美國物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明。②其結構教材圖3．6—6所示。核心部件為兩個D形盒（加勻強磁場）和其間的夾縫（加交變電場）③加速原理：通過“思考與討論”讓學生自己分析出帶電粒子做勻速圓周運動的周期公式T=2πm/qB，明確帶電粒子的周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無關，從而理解回旋加速器的原理。

在學生思考之后，可作如下的解釋：如果其他因素(q、m、B)不變，則當速率v加大時，由r=mv/qB得知圓運動半徑將與v成正比例地增大，因而圓運動周長也將與v成正比例地增大，因此運動一周的時間(周期)仍將保持原值。

最后提到了回旋加速器的效能(可將帶電粒子加速，使其動能達到25MeV～30MeV)，為狹義相對論埋下了伏筆。老師再進一步歸納各部件的作用：（如圖）

磁場的作用：交變電場以某一速度垂直磁場方向進入勻強磁場后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，其周期在q、m、B不變的情況下與速度和軌道半徑無關，帶電粒子每次進入D形盒都運動相等的時間（半個周期）后平行電場方向進入電場加速。電場的作用：回旋加速器的的兩個D形盒之間的夾縫區(qū)域存在周期性變化的并垂直于兩個D形盒正對截面的勻強電場，帶電粒子經(jīng)過該區(qū)域時被加速。交變電壓的作用：為保證交變電場每次經(jīng)過夾縫時都被加速，使之能量不斷提高，須在在夾縫兩側加上跟帶電粒子在D形盒中運動周期相同的交變電壓。帶電粒子經(jīng)加速后的最終能量：（運動半徑最大為D形盒的半徑R）

由R=mv/qB有v=qBR/m所以最終能量為Em=mv2/2=q2B2R2/2m

討論：要提高帶電粒子的最終能量，應采取什么措施？（可由上式分析）例：1989年初，我國投入運行的高能粒子回旋加速器可以把電子的能量加速到2.8GeV;若改用直線加速器加速，設每級的加速電壓為U=2.0×105V，則需要幾級加速？解：設經(jīng)n級加速,由neU=E有n=E/eU=1.4×104（級）（三）對本節(jié)要點做簡要小結.

（四）鞏固新課：1、復習本節(jié)內(nèi)容2、做一做（P98）

3、完成“問題與練習”2、4練習，3作業(yè)。

帶電粒子在磁場中的運動 質(zhì)譜儀

教學目標
知識目標
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、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題．
3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

能力目標
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)學生嚴密的邏輯推理能力．

情感目標
通過學習質(zhì)譜儀的工作原理，讓學生認識先進科技的發(fā)展，有助于培養(yǎng)學生對物理的學習興趣．

教學建議

教材分析
本節(jié)重點是研究帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動規(guī)律：半徑以及周期，通過復習相關力學知識，利用力于運動的關系突破這一重點，需要注意的是：
1、確定垂直射入勻強電場中的帶電粒子是勻速圓周運動；
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動情況，研究的是磁場力與運動的關系，因此教學開始，需要學生回憶相關的力學知識，為了引導學生分析推導粒子做勻速圓周運動的原因、規(guī)律，教師可以通過實驗演示引入，讓學生認真觀察實驗現(xiàn)象，結合運動和力的關系分析原因，總結規(guī)律，積極思考、討論例題，對規(guī)律加深理解、提高應用能力．最后通過例題講解，加深知識的理解．

教學設計方案

帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀

一、素質(zhì)教育目標

（一）知識教學點

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、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題．

3、知道質(zhì)譜儀的工作原理．

（二）能力訓練點

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)學生嚴密的邏輯推理能力．

（三）德育滲透點

通過學習質(zhì)譜儀的工作原理，理解高科技的巨大力量．

（四）美育滲透點

用電子射線管產(chǎn)生的電子做圓周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．

二、學法引導

1、教師通過演示實驗法引入，復習提問法引導學生分析推導粒子做勻速圓周運動的原因、規(guī)律．通過例題講解，加深理解．

2、學生認真觀察實驗現(xiàn)象，結合運動和力的關系分析原因，總結規(guī)律，積極思考、討論例題，對規(guī)律加深理解、提高應用能力．

三、重點難點疑點及解決辦法

1、重點

帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動半徑和運動周期．

2、難點

確定垂直射入勻強磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動．

3、疑點

帶電粒子的重力通常為什么不考慮？

4、解決辦法

復習力學知識、引導同學利用力與運動的關系分析，討論帶電粒子在磁場中的運動情況。

四、課時安排

1課時

五、教具學具準備

演示用特制的電子射線管。

六、師生互動活動設計

教師先通過演示實驗引入，再啟發(fā)引導學生用力學知識分析原因，推導規(guī)律，通過例題講解，學生思考和討論進一步加深對知識的理解，提高學生運用知識解決實際問題的能力。

七、教學步驟

（一）明確目標

（略）

（二）整體感知

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，根據(jù)力學知識，重點是理解運動半徑與磁感應強度、速度的關系；運動周期與粒子速率和運動半徑無關．

（三）重點、難點的學習與目標完成過程

1、引入新課

上一節(jié)我們學習了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時，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動的？

2、粒子為什么做勻速圓周的運動？

首先通過演示實驗觀察到，當帶電粒子的初速度方向與勻強磁場方向垂直時，粒子的運動軌道是圓．

在力學中我們學習過，物體作勻速圓周運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．當帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時，通常它的重力可以忽略不計（請同學們討論），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)動能定理可知運動粒子的速度大小不變，再由可知，粒子在運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)物體作勻速圓周運動的條件得出帶電粒子垂直勻強磁場運動時，作勻速圓周運動．

3、粒子運動的軌道半徑和周期公式

帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時做勻速圓周運動，其向心力等于洛侖茲力，請同學們根據(jù)牛頓第二定律，推導帶電粒子的運動半徑和周期公式．

經(jīng)過推導得出粒子運動半徑，運動周期。

運用學過的力學知識理解，當粒子運動速度較大時，粒子要離心運動，其運動半徑增大，所以速度大，半徑也大；當磁場較強時，運動電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運動，其運動半徑減小，所以磁感應強度大，半徑?。捎趲щ娏Ｗ舆\動速度大時，其運動半徑大，運動軌跡也長，可以理解粒子運動的周期與速度的大小和軌道半徑無關．為了加深同學們對半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習．

［例1］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、質(zhì)譜儀

首先請同學們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學生討論質(zhì)譜儀的工作原理．

（四）總結、擴展

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．

八、布置作業(yè)

（1）P156（1）～（6）

九、板書設計

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

帶電粒子在勻強電場中的運動

教學目標
知識目標
1、理解帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動．重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動．
2、知道示波管的構造和原理．

能力目標
1、滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學的研究方法．
2、提高學生的分析推理能力．

情感目標
通過本節(jié)內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生科學研究的意志品質(zhì)．

教學建議
本節(jié)內(nèi)容是電場一章中非常重要的知識點，里面涉及到電學與力學知識的綜合運用，因此教師在講解時，一是注意對力學知識的有效復習，以便于知識的遷移，另外，由于帶電粒子在電場中的運動公式比較復雜，所以教學中需要注意使學生掌握解題的思維和方法，而不要一味的強調(diào)公式的記憶．

在講解時要滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略帶電粒子的重力）的科學的研究方法．

關于示波管的講解，教材中介紹的非常詳細，教師需要重點強調(diào)其工作原理，讓學生理解加速和偏轉問題——帶電粒子在電場中加速偏轉的實際應用．

教學設計示例

第九節(jié)帶電粒子在勻強電場中的運動

1、帶電粒子的加速

教師講解：這節(jié)課我們研究帶電粒子在勻強電場中的運動，關于運動，在前面的學習中我們已經(jīng)研究過了：物體在力的作用下，運動狀態(tài)發(fā)生了改變，同樣，對于電場中的帶電粒子而言，受到電場力的作用，那么它的運動情況又是怎樣的呢？帶電粒子在電場中運動的過程中，電場力做的功大小為，帶電粒子到達極板時動能，根據(jù)動能定理，，這個公式是利用能量關系得到的，不僅使用于勻強電場，而且適用于任何其它電場．

分析課本113頁的例題1．

2、帶電粒子的偏轉

根據(jù)能量的關系，我們可以得到帶電粒子在任何電場中的運動的初末狀態(tài)，下面，我們針對勻強電場具體研究一下帶電粒子在電場中的運動情況．

（教師出示圖片）為了方便研究，我們選用勻強電場：平行兩個帶電極板之間的電場就是勻強電場．

①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即時，粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)．

帶電粒子處于靜止狀態(tài)，，，所受重力豎直向下，場強方向豎直向下，帶電體帶負電，所以所受電場力豎直向上．

②若且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運動．（變速直線運動）

A、打入正電荷，將做勻加速直線運動．

B、打入負電荷，由于重力極小，可以忽略，電荷只受到電場力作用，將做勻減速直線運動．

③若，且與初速度方向有夾角，帶電粒子將做曲線運動．，合外力豎直向下，帶電粒子做勻變速曲線運動．（如下圖所示）

注意：若不計重力，初速度，帶電粒子將在電場中做類平拋運動．

復習：物體在只受重力的作用下，以一定水平速度拋出，物體的實際運動為這兩種運動的合運動．水平方向上不受力作用，做勻速直線運動，豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動．

水平方向：

豎直方向：

與此相似，當忽略帶電粒子的重力時，且，帶電粒子在電場中將做類平拋運動．與平拋運動區(qū)別的只是在沿著電場方向上，帶電粒子做加速度為的勻變速直線運動．

例題講解：已知，平行兩個電極板間距為d，板長為l，初速度，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為＋q．分析帶電粒子的運動情況：

①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動，；在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，，稱為側移．若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側移量為多少呢？

②射出時的末速度與初速度的夾角稱為偏向角．

③反向延長線與延長線的交點在處．

證明：

．

注意：以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況．如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時不再等于板長l，應根據(jù)情況進行分析．

得到了帶電粒子在勻強電場中的基本運動情況，下面，我們看看其實際的應用示例．

3、示波管的原理：

學生首先自己研究，對照例題，自學完成，教師可以通過放映有關示波器的視頻資料加深學生對本節(jié)內(nèi)容的理解．

4、教師總結：

教師講解：本節(jié)內(nèi)容是關于帶電粒子在勻強電場中的運動情況，是電學和力學知識的綜合，帶電粒子在電場中的運動，常見的有加速、減速、偏轉、圓運動等等，規(guī)律跟力學是相同的，只是在分析物體受力時，注意分析電場力，同時注意：為了方便問題的研究，對于微觀粒子的電荷，因為重力非常小，我們可以忽略不計．對于示波管，實際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉問題的實際應用．

5、布置課后作業(yè)