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带电粒子在磁场中的运动教学设计方案.doc

1、 1 附件:附件:教学设计方案模板教学设计方案模板 教学设计方案教学设计方案 课题名称:课题名称:带电粒子在磁场中的运动 姓名:姓名:工作单位:工作单位:学科年级:学科年级:高三物理 教材版本:教材版本:人教版 一、一、教学内容分析教学内容分析 这节内容主要是使学生清楚在匀强磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下运动的情况及其成因。有洛伦兹力演示仪和动画课件的辅助,学生大体理解带电粒子是做匀速圆周运动,轨道半径和周期也不难明白,但更多的是让学生了解过程、细节,如每时每刻洛伦力兹力与粒子速度都是垂直关系,这往往是解决带是粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动综合性问题的突破口。而这样的综合性题目在高考中常常见到

2、,有时甚至以压轴题出现,要很好地解决它,不是仅仅知道轨道半径公式和周期公式就行的,分析出粒子的运动过程,找出其几何关系,才是解决问题的首要。为了使学生注意带电粒子在匀强磁场中运动的过程,采用课件动画模拟,从而反复观察直到学生清楚为止,也验证着相关的猜想和结果。为了保持思想的流畅和活跃,在观察动画或视频的同时(或之后),逐步提出有关问题,分解成多个问题,阶梯式地上升,逼近结果,得出结论。二、教学目标二、教学目标 1 1知识与技能知识与技能 (1)了解显示电子径迹的方法 (2)了解质谱仪 (3)理解带电粒子垂直射入匀强磁场时的运动性质及相应的轨道半径和周期 2 2过程与方法过程与方法 通过观察视频

3、和动画,知道洛伦兹力提供向心力,结合匀速圆周运动的公式,得出轨道半径和周期;利用带电粒子垂直射入匀强磁场时做匀速圆周运动,制造出质谱仪,是精确测量带电粒子的质量和分析同位素的一种重要工具。3 3情感、态度与价值观情感、态度与价值观 通过对带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动的轨道半径和周期公式的推导,培养学生严密的科学态度。三、三、学习者特征分析学习者特征分析 本节教材的内容属于洛仑兹力知识的应用,为了使学生注意带电粒子在匀强磁场 2 中运动的过程,采用课件动画模拟,反复观察验证着相关的猜想和结果。为了保持思想的流畅和活跃,逐步提出有关问题,分解成多个问题,阶梯式地上升,逼近结果,得出结论。

4、采用先实验探究,再理论分析与推导的方法。先实验观察再理论论证比较符合一般学生的认知过程,也可降低学习的难度 四、四、教学过程教学过程 知识回顾猜想与假设实验验证规律推导知识应用小结 五、五、教学策略选择与信息技术融合的设计教学策略选择与信息技术融合的设计 1、学生的准备:认真预习课本及学案内容 2、教师的准备:洛伦兹力演示仪、电源、多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案 教教师活动师活动 预设学生活动预设学生活动 设计意图设计意图 提问:(1)什么是洛伦兹力?(2)带电粒子在磁场中是 否一定受洛伦兹力?(3)猜想带电粒子垂直磁 场方向进入匀强磁场时的 运动情况 运用所学知

5、识回答问题,对运动情况进行猜测、思考 激发学生 的好奇心 使学生注 意力集中 到本节要 探讨的问 题 1、带电粒子在匀强磁场中的运动 投影视频,介绍洛伦兹力演示仪。2、提问:(1)通过什么方法观察到电子的径迹?(1)电子射线使管内的低压水银蒸气发出光辉,显示出电子的径迹 没有磁场时,电子的径迹是直线;外加匀强磁场时,电子的径迹是圆形 磁场越强,径迹的半径越小;电子的出射速度越大,培养学生问题探究的正确思维过程,形成科学探究方法。3 (2)引导学生根据所学知识预测以下内容:不加磁场时,电子束的径迹;加垂直纸面向外的磁场时,电子束的径迹;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;

6、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 (1)电子射线使管内的低压水银蒸气发出光辉,显示出电子的径迹 没有磁场时,电子的径迹是直线;外加匀强磁场时,电子的径迹是圆形 磁场越强,径迹的半径越小;电子的出射速度越大,径迹的半径越大。观察实验,验证自己的预测是否正确。培养学生问题探究的正确思维过程,形成科学探究方法。(3)根据演示仔细反复观察带正电的粒子在磁场中的运动动画,逐步完成下面的问题:带电粒子在什么条件下做圆周运动?是一种什么性质的圆周运动?为什么是匀速圆周运径迹的半径越大。观察实验,验证自己的预测是否正确。思考后回答问题:带电粒子垂直射入磁场 匀速圆周运动 因

7、为带电粒子受到一个大小不变、方向总与粒子运动方向垂直的洛伦兹力 洛伦兹力 F=qvB 当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时,电子受到垂直于速度方向的洛伦兹力的作用,因此,洛伦兹力对粒子不做功,思考并根据所学公式解得:F心=mv2r=f洛=Bqv r=mv/qB T=2r/V=2m/qB 低起点,小台阶,通过多个问题的设置,使学生感受到成功的喜悦同时降低了难度 知识的熟练应用 使学生获得感性认识,同化理性 4 动?什么力提供了向心力?带电粒子在磁场中运动时,洛伦兹力对带电粒子做了功吗?(4)思考与讨论:结合匀速圆周运动的有关公式,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,其轨道半径 r 和周期 T

8、为多大呢?出示投影片,引导学生推导:一带电量为 q,质量为 m,速度为 v 的带电粒子垂直进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中,其半径 r 和周期 T 为多大?如图所示。多媒体演示:改变动画中带电粒子的速度观察运动轨迹 (5)拓展:通过以上演示及动画观察,你联想到与以前哪种情景的运动相似?观察得到速度与轨道半径的关系并回答 万有引力提供向心力的人造卫星绕地球或行星绕恒星运动的情景相似 观察图片思考问题:粒子的质量、速度、所带电荷量的多少不一样,径迹不同。思考、解题、上台板演、参与更正、得到结论:推导的结果。让学生了解物理学中研究带电粒子运动的方法。由学生自己处理例题,更好的 了解质谱仪的原理和作

9、用,培养学生解决实际问题的能力 5 2、介绍带电粒子在汽泡室运动的径迹照片:提问:不同带点粒子的径迹为什么不一样?了解:通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹 3、典型例题:一个质量为 m、电荷量为 q 的粒子,从容器下方的小孔 S1飘入电势差为的加速电场,然后经过 S3 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为的匀强磁场中,最后打到照相底片上求:()求粒子进入磁场时的速率()求粒子在磁场中运动的轨道半径 引导学生讨论质谱仪有何应思考讨论回答:将质量不等、电荷数相等的带电粒子经同一电场加速再垂直进入同一匀强磁场,由于粒子动量不同,引起轨迹半径不同而分开,进而分析某元素中所含同位素的种类

10、 认真阅读思考并在教师提示下讲解:(1)磁场的作用:使带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,(2)电场的作用:使电粒子经过该区域时被加速(3)交变电压:保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速,使之能量不断提高。了解质谱仪在科学研究中的作用 了解各种加速器的发展历程,体会回旋加速器的优越性。6 用?4、回旋加速器 引导学生阅读教材有关内容鼓励学生讲解原理 课件演示,根据情况先由学生讲解后老师再总结回旋加速器的工作原理 鼓励学生整理总结本节课内容 回顾、整理、回答,其他同学补充回答 锻炼学生总结能力深刻记忆。学案中练习部分 完成练习 巩固知识点 六、六、教学评价设计教学评价设计 本节课中,通过提出问题猜想实验验证理论分析例题巩固类比模型,让学生自己分析探究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动,推导粒子运动的轨道半径和周期公式,与此同时培养学生的类比模型和转移模型的能力。这一教学过程充分体现了教师着意培养学生的科学探究,体现了新课标要求的“知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观”三位一体的课程功能。七、教学课件七、教学课件(本节课的教学课件)7 带电粒子在匀强磁场中的运动 1、粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。轨道半径 周期 2、质谱仪 3、回旋加速器 mvRqB2 mTqB

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