《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì).doc

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《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教學(xué)三維目標(biāo) [知識(shí)與技能] 1、掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律； 2、會(huì)應(yīng)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和幾何知識(shí)確定帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡、圓心、半徑、時(shí)間等，解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)單問(wèn)題； [過(guò)程與方法] 通過(guò)應(yīng)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和幾何知識(shí)解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的過(guò)程，掌握科學(xué)思維方法； [情感態(tài)度與價(jià)值觀] 1、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用幾何知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力； 2、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。 二、教學(xué)方法 多媒體電教平臺(tái)、小組討論、小組評(píng)價(jià)、教師點(diǎn)評(píng) 三、教學(xué)流程 教師提供例題 小組討論 學(xué)生評(píng)價(jià) 教師點(diǎn)評(píng) 四、課時(shí)設(shè)計(jì)——2課時(shí) 五、教學(xué)過(guò)程———第1課時(shí) 【課前預(yù)習(xí)】 1、洛侖茲力 （1）洛侖茲力是磁場(chǎng)對(duì)____________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(chǎng)方向與速度方向不一定垂直。 （4）特點(diǎn)： a 、因?yàn)開(kāi)________，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(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，_______的變化會(huì)引起洛侖茲力的變化 2 、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)（不計(jì)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(yùn)動(dòng) （2）若v⊥B帶電粒子垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做___________運(yùn)動(dòng) 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(xué)內(nèi)容】 Ⅰ:軌跡問(wèn)題的定性分析 思考與問(wèn)題 1、帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的軌跡的分析 ①f洛 在什么平面內(nèi)？它與v的方位關(guān)系怎樣？ ②f洛 對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷是否做功？ ③f洛 對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的運(yùn)動(dòng)起何作用？ ④帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)具有什么特點(diǎn)？ 例1：兩個(gè)粒子帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(dòng)量大小相等，則半徑相等 D.若動(dòng)能相等，則周期相等 例2.一帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(fù)電； C、粒子從a b ，帶正電； D、粒子從b a， 帶負(fù)電。 Ⅱ:帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的定量計(jì)算： 思考與問(wèn)題： 2、帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期大小與哪些因素有關(guān)？關(guān)系如何？并與你的學(xué)習(xí)小組成員討論總結(jié)！ 歸納總結(jié)方法：帶電粒子的幾何分析往往包括以下幾個(gè)步驟：一是正確地畫(huà)出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，二是根據(jù)軌跡確定圓弧的圓心，三是確定圓弧的半徑；再根據(jù)圓心角、弦切角、圓周角等之間的關(guān)系來(lái)求解相關(guān)的問(wèn)題。 1、圓心的確定 （1）已知兩個(gè)速度方向：可找到兩條半徑，其交點(diǎn)是圓心。 （2）已知入射方向和出射點(diǎn)的位置(已知一個(gè)速度方向和一條弦)： 通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作中垂線，交點(diǎn)是圓心。 2、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：或 題型1、帶電粒子在無(wú)界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 例3：如圖所示，在B=9.1x10-4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，C、D是垂直于磁場(chǎng)方向的同一平面上的兩點(diǎn)，相距d=0.05m。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度方向與CD成α=300角，并與CD在同一平面內(nèi)，問(wèn)： (1)若電子后來(lái)又經(jīng)過(guò)D點(diǎn)，則電子的速度大小是多少？ (2)電子從C到D經(jīng)歷的時(shí)間是多少？(電子質(zhì)量me=9.1x10-31kg，電量e=1.6x10-19C) 題型2 帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1、穿過(guò)圓形磁場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng) 例4：如圖中圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)有一電量為q，質(zhì)量為m的正離子從a點(diǎn)沿圓形區(qū)域的直徑射入，設(shè)正離子射出磁場(chǎng)區(qū)域的方向與入射方向的夾角為600，求此正離子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)飛行的時(shí)間及射出磁場(chǎng)時(shí)的位置。 2、穿過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)的運(yùn)動(dòng) 例5：一束電子（電量為e）以速度V0垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)入射方向成300角，求：電子的質(zhì)量和穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間。 3、【拓展變式】 變式：在上題中若電子的電量e，質(zhì)量m，磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 例：兩板間（長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為L(zhǎng)）存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶負(fù)電粒子q、m以速度V0從方形磁場(chǎng)的中間射入，要求粒子最終飛出磁場(chǎng)區(qū)域，則B應(yīng)滿(mǎn)足什么要求？ 【課堂小結(jié)】 一、洛倫茲力的特點(diǎn)與帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌跡 1.洛倫茲力的方向：左手定則 2.洛倫茲力的特點(diǎn)：洛倫茲力具有永遠(yuǎn)不做功的特點(diǎn)． 二、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡、圓心、半徑的確定 1、圓心的確定 （1）已知兩個(gè)速度方向：可找到兩條半徑，其交點(diǎn)是圓心。 （2）已知入射方向和出射點(diǎn)的位置(已知一個(gè)速度方向和一條弦)： 通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作中垂線，交點(diǎn)是圓心。 2、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：或 【課后總結(jié)反思：】