《带电粒子在磁场中的运动》教学设计.doc

《带电粒子在磁场中的运动》教学设计
一、教学三维目标
[知识与技能]
1、掌握带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的规律；
2、会应用匀速圆周运动的规律和几何知识确定带电粒子做匀速圆周运动的轨迹、圆心、半径、时间等，解决带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动的简单问题；
[过程与方法]
通过应用匀速圆周运动的规律和几何知识解决简单问题的过程，掌握科学思维方法；
[情感态度与价值观]
1、培养学生应用几何知识解决物理问题的能力；
2、培养学生实事求是严谨认真的科学态度。
二、教学方法
多媒体电教平台、小组讨论、小组评价、教师点评
三、教学流程
教师提供例题 小组讨论 学生评价 教师点评
四、课时设计——2课时
五、教学过程———第1课时
【课前预习】
1、洛仑兹力
（1）洛仑兹力是磁场对____________电荷的作用力。
（2）大小：f洛=___________
（3）方向：由_________判定。洛仑兹力一定垂直于_______和_______所决定的平面，但磁场方向与速度方向不一定垂直。
（4）特点：
a 、因为_________，故洛仑兹力一定不做功，洛仑兹力只改变速度的_______不改变速度的_________。
b、洛仑兹力与运动状态有关，_______的变化会引起洛仑兹力的变化
2 、带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动（不计其他作用）
（1）若v∥B带电粒子所受的洛仑兹力F=0,因此带电粒子以速度v做_________运动
（2）若v⊥B带电粒子垂直于磁感线的平面内以入射速度v做___________运动
a、向心力由洛仑兹力提供，即Bqv=mv2/R
b、轨道半径公式R=___________
c、周期公式T=___________
【教学内容】
Ⅰ:轨迹问题的定性分析
思考与问题
1、带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹的分析
①f洛  在什么平面内？它与v的方位关系怎样？
②f洛  对运动电荷是否做功？
③f洛  对运动电荷的运动起何作用？
④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？
例1：两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则( )
A.若速率相等，则半径相等
B.若速率相等，则周期相等
C.若动量大小相等，则半径相等
D.若动能相等，则周期相等
例2.一带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图，径迹上每一段都可看成园弧，由于带电粒子使沿途中空气电离，粒子的能量逐渐减少(电量不变),则可判断 ( )
A、粒子从a b ，带正电；
B、粒子从b a ，带负电；
C、粒子从a b ，带正电；
D、粒子从b a， 带负电。
Ⅱ:带电粒子在磁场中的运动的定量计算：
思考与问题：
2、带电粒子在磁场中做圆周运动的半径、周期大小与哪些因素有关？关系如何？并与你的学习小组成员讨论总结！

归纳总结方法：带电粒子的几何分析往往包括以下几个步骤：一是正确地画出粒子在磁场中的运动轨迹，二是根据轨迹确定圆弧的圆心，三是确定圆弧的半径；再根据圆心角、弦切角、圆周角等之间的关系来求解相关的问题。
1、圆心的确定
（1）已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。
（2）已知入射方向和出射点的位置(已知一个速度方向和一条弦)：
通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。
2、运动时间的确定：或

题型1、带电粒子在无界磁场中的运动
例3：如图所示，在B=9.1x10-4T的匀强磁场中，C、D是垂直于磁场方向的同一平面上的两点，相距d=0.05m。在磁场中运动的电子经过C点时的速度方向与CD成α=300角，并与CD在同一平面内，问：
(1)若电子后来又经过D点，则电子的速度大小是多少？
(2)电子从C到D经历的时间是多少？(电子质量me=9.1x10-31kg，电量e=1.6x10-19C)

题型2 带电粒子在有界磁场中的运动
1、穿过圆形磁场区的运动
例4：如图中圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，现有一电量为q，质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径射入，设正离子射出磁场区域的方向与入射方向的夹角为600，求此正离子在磁场区域内飞行的时间及射出磁场时的位置。

2、穿过矩形磁场区的运动
例5：一束电子（电量为e）以速度V0垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向成300角，求：电子的质量和穿过磁场的时间。

3、【拓展变式】
变式：在上题中若电子的电量e，质量m，磁感应强度B及宽度d已知，若要求电子不从右边界穿出，则初速度V0有什么要求？

带电粒子在磁场运动的临界问题
例：两板间（长为L，相距为L）存在匀强磁场，带负电粒子q、m以速度V0从方形磁场的中间射入，要求粒子最终飞出磁场区域，则B应满足什么要求？

【课堂小结】
一、洛伦兹力的特点与带电粒子在磁场中的轨迹
1.洛伦兹力的方向：左手定则
2.洛伦兹力的特点：洛伦兹力具有永远不做功的特点．
二、带电粒子在磁场中运动轨迹、圆心、半径的确定
1、圆心的确定
（1）已知两个速度方向：可找到两条半径，其交点是圆心。
（2）已知入射方向和出射点的位置(已知一个速度方向和一条弦)：
通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作中垂线，交点是圆心。
2、运动时间的确定：或
【课后总结反思：】

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