带电粒子在磁场中的运动教案

带电粒子在匀强磁场中的运动

知识与能力目标

1. 理解洛伦兹力对粒子不做功
2. 理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动
3. 推导半径，周期公式并解决相关问题

道德目标

              培养学生热爱科学，探究科学的价值观

教学重点

              带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。

教学难点      

带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件

              对周期公式和半径公式的定性的理解。

教学方法       

              在教师指导下的启发式教学方法

教学用具

              电子射线管，环行线圈，电源，投影仪，

教学过程

一 引入新课

复习：1 当带电粒子以速度v平行或垂直射入匀强磁场后，粒子的受力情况；

      2 回顾带电粒子垂直飞入匀强电场时的运动特点，让学生猜想带电粒子垂直飞入匀强磁场的运动情况。

二．新课

1．运动轨迹

演示实验  利用洛伦兹力演示仪，演示电子射线管内的电子在匀强磁场中的运动轨迹，让学生观察存在磁场和不存在磁场时电子的径迹。

现象：圆周运动。

提问：是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动呢？

分析：（1） 首先回顾匀速圆周运动的特点：速率不变，向心力和速度垂直且始终在同一平面，向心力大小不变始终指向圆心。

（2）带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的受力情况是否符合上面3个特点呢？

   带电粒子的受力为F_洛=qvB ，与速度垂直故洛伦兹力不做功，所以速度v不变，即可得洛伦兹力不变，且F_洛与v同在垂直与磁场的平面内，故得到结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动

结论：1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。

2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。

2．轨道半径和周期

• 例：一带电粒子的质量为m，电荷量为q，速率为v，它在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，求轨道半径有多大？

周期呢？

由               得               与速度半径无关。

实验：改变速度和磁感强度观测半径r。

例1：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为Ｕ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Ｂ的匀强磁场中，最后打到照相底片Ｄ上求：

（１）求粒子进入磁场时的速率

（２）求粒子在磁场中运动的轨道半径

解：由动能定理得：qU = mv² /2,  解得：

粒子在磁场中做匀速圆周运动得半径为：R＝mv/qB=m/qB=

• 例2：如图，从粒子源S处发出不同的粒子其初动量相同，则表示电荷量最小的带正电粒子在匀强磁场中的径迹应是（          ）

  课堂小结

带电粒子垂直进入匀强磁场时，受到一个大小不变而且始终与其速度方向垂直的洛仑兹力作用，此力对带电粒子不做功，只改变粒子的速度方向，不改变其速度大小，粒子将做匀速圆周运动，其轨道半径为r= mv/qB      T=2πr/V =2πm/ qB

[板书设计]

带电粒子在磁场中的运动

  一 运动轨迹

     垂直进入匀强磁场中的带电粒子做匀速圆周运动。

二 轨道半径和周期

   F_心= mv²／r= f_洛=Bqv         r=mv/qB

T=2πr/V =2πm/ qB

『教学反思』

本节课的重点是在让学生理解带电粒子垂直进入匀强磁场后，洛伦兹力总与速度垂直不做功的特点，从受力分析得到运动方程，从而得到半径和周期公式。教师在整节课中，通过提出问题→猜想→类比→实验验证→理论分析→例题巩固，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。

在进行试讲的过程中由于对课件的准备不足导致课件与讲解分离，使之前准备好的动画没有起到预想中的辅助作用，另外在讲解带电粒子在磁场中的运动之所以是匀速圆周运动时，虽然进行了类比，但是由于和学生交流不多，所以锻炼学生思维的效果也不是太明显，而且使的教学过程偏快。

在正式上课时，有意识的放慢了教学的过程，多一点时间多一点空间留学生自己去想，但是由于学生的层次不高，所以当让学生自己思考时出现了不知道从那里思考的现象，显的比较茫然。比如粒子做匀速圆周运动的原因之前提出电场模型的类比时，没有给出明确的交代，使得学生不知道从什么位置开始下手，从而走了一些弯路，还是应该先给出一个方向比较好。这也是之前准备时没有很好的考虑到学生对原来的知识有些遗忘，这也说明了在新旧知识交换的时候，对以前学过的内容要不断的加以巩固，在进行设疑时，需要根据具体情况，逐步的进行引导，尽量不要学生在考虑问题是不出现较大的没必要的偏差。

  另外在周期与速度无关这一知识点上，可以先“引诱”学生犯错，再加以分析，能让学生理解的更加深刻。

  总之经过这次大比武，使我认识到备课不仅仅是备资料，更重要的是要将学生的实际情况联系起来，选择恰当的方法使学生最大限度的接受理解所学的知识。