《帶電粒子在磁場中的運動》教學設計.doc

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《帶電粒子在磁場中的運動》教學設計 一、教學三維目標 [知識與技能] 1、掌握帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動的規(guī)律； 2、會應用勻速圓周運動的規(guī)律和幾何知識確定帶電粒子做勻速圓周運動的軌跡、圓心、半徑、時間等，解決帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動的簡單問題； [過程與方法] 通過應用勻速圓周運動的規(guī)律和幾何知識解決簡單問題的過程，掌握科學思維方法； [情感態(tài)度與價值觀] 1、培養(yǎng)學生應用幾何知識解決物理問題的能力； 2、培養(yǎng)學生實事求是嚴謹認真的科學態(tài)度。 二、教學方法 多媒體電教平臺、小組討論、小組評價、教師點評 三、教學流程 教師提供例題 小組討論 學生評價 教師點評 四、課時設計——2課時 五、教學過程———第1課時 【課前預習】 1、洛侖茲力 （1）洛侖茲力是磁場對____________電荷的作用力。 （2）大?。篺洛=___________ （3）方向：由_________判定。洛侖茲力一定垂直于_______和_______所決定的平面，但磁場方向與速度方向不一定垂直。 （4）特點： a 、因為_________，故洛侖茲力一定不做功，洛侖茲力只改變速度的_______不改變速度的_________。 b、洛侖茲力與運動狀態(tài)有關，_______的變化會引起洛侖茲力的變化 2 、帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動（不計其他作用） （1）若v∥B帶電粒子所受的洛侖茲力F=0,因此帶電粒子以速度v做_________運動 （2）若v⊥B帶電粒子垂直于磁感線的平面內以入射速度v做___________運動 a、向心力由洛侖茲力提供，即Bqv=mv2/R b、軌道半徑公式R=___________ c、周期公式T=___________ 【教學內容】 Ⅰ:軌跡問題的定性分析 思考與問題 1、帶電粒子垂直進入勻強磁場的軌跡的分析 ①f洛 在什么平面內？它與v的方位關系怎樣？ ②f洛 對運動電荷是否做功？ ③f洛 對運動電荷的運動起何作用？ ④帶電粒子在磁場中的運動具有什么特點？ 例1：兩個粒子帶電量相等，在同一勻強磁場中只受磁場力而做勻速圓周運動，則( ) A.若速率相等，則半徑相等 B.若速率相等，則周期相等 C.若動量大小相等，則半徑相等 D.若動能相等，則周期相等 例2.一帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，粒子的一段徑跡如圖，徑跡上每一段都可看成園弧，由于帶電粒子使沿途中空氣電離，粒子的能量逐漸減少(電量不變),則可判斷 ( ) A、粒子從a b ，帶正電； B、粒子從b a ，帶負電； C、粒子從a b ，帶正電； D、粒子從b a， 帶負電。 Ⅱ:帶電粒子在磁場中的運動的定量計算： 思考與問題： 2、帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑、周期大小與哪些因素有關？關系如何？并與你的學習小組成員討論總結！ 歸納總結方法：帶電粒子的幾何分析往往包括以下幾個步驟：一是正確地畫出粒子在磁場中的運動軌跡，二是根據軌跡確定圓弧的圓心，三是確定圓弧的半徑；再根據圓心角、弦切角、圓周角等之間的關系來求解相關的問題。 1、圓心的確定 （1）已知兩個速度方向：可找到兩條半徑，其交點是圓心。 （2）已知入射方向和出射點的位置(已知一個速度方向和一條弦)： 通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作中垂線，交點是圓心。 2、運動時間的確定：或 題型1、帶電粒子在無界磁場中的運動 例3：如圖所示，在B=9.1x10-4T的勻強磁場中，C、D是垂直于磁場方向的同一平面上的兩點，相距d=0.05m。在磁場中運動的電子經過C點時的速度方向與CD成α=300角，并與CD在同一平面內，問： (1)若電子后來又經過D點，則電子的速度大小是多少？ (2)電子從C到D經歷的時間是多少？(電子質量me=9.1x10-31kg，電量e=1.6x10-19C) 題型2 帶電粒子在有界磁場中的運動 1、穿過圓形磁場區(qū)的運動 例4：如圖中圓形區(qū)域內存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，現有一電量為q，質量為m的正離子從a點沿圓形區(qū)域的直徑射入，設正離子射出磁場區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此正離子在磁場區(qū)域內飛行的時間及射出磁場時的位置。 2、穿過矩形磁場區(qū)的運動 例5：一束電子（電量為e）以速度V0垂直射入磁感應強度為B，寬為d的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向與電子原來入射方向成300角，求：電子的質量和穿過磁場的時間。 3、【拓展變式】 變式：在上題中若電子的電量e，質量m，磁感應強度B及寬度d已知，若要求電子不從右邊界穿出，則初速度V0有什么要求？ 帶電粒子在磁場運動的臨界問題 例：兩板間（長為L，相距為L）存在勻強磁場，帶負電粒子q、m以速度V0從方形磁場的中間射入，要求粒子最終飛出磁場區(qū)域，則B應滿足什么要求？ 【課堂小結】 一、洛倫茲力的特點與帶電粒子在磁場中的軌跡 1.洛倫茲力的方向：左手定則 2.洛倫茲力的特點：洛倫茲力具有永遠不做功的特點． 二、帶電粒子在磁場中運動軌跡、圓心、半徑的確定 1、圓心的確定 （1）已知兩個速度方向：可找到兩條半徑，其交點是圓心。 （2）已知入射方向和出射點的位置(已知一個速度方向和一條弦)： 通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作中垂線，交點是圓心。 2、運動時間的確定：或 【課后總結反思：】