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2017高二物理复习:带电粒子在磁场中的运动 质谱仪

来源:101教育网整理 2017-05-24 字体大小: 分享到:

  教学目标

  知识目标

  1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,做匀速圆周运动.

  2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会用它们解答有关问题.

  3、知道质谱仪的工作原理.

  能力目标

  通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程,培养学生严密的逻辑推理能力.

  情感目标

  通过学习 质谱仪的工作原理,让学生认识先进科技的发展,有助于培养学生对物理学习 兴趣.

  教学建议

  教材分析

  本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律:半径以及周期,通过复习相关力学知识,利用力于运动的关系突破这一重点,需要注意的是:

  1、确定垂直射入匀强电场中的带电粒子是匀速圆周运动;

  2、带电粒子的重力通常不考虑。

  教法建议

  由于我们研究的是带电粒子在磁场中的运动情况,研究的是磁场力与运动的关系,因此教学开始,需要学生回忆相关的力学知识,为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律,教师可以通过实验演示引入,让学生认真观察实验现象,结合运动和力的关系分析原因,总结规律,积极思考、讨论例题,对规律加深理解、提高应用能力.最后通过例题讲解,加深知识的理解.

  教学设计方案

  带电粒子在磁场中的运动 质谱仪

  一、素质教育 目标

  (一)知识教学点

  1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时,做匀速圆周运动.

  2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式,并会用它们解答有关问题.

  3、知道质谱仪的工作原理.

  (二)能力训练点

  通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程,培养学生严密的逻辑推理能力.

  (三)德育渗透点

  通过学习 质谱仪的工作原理,理解高科技的巨大力量.

  (四)美育渗透点

  用电子射线管产生的电子做圆周运动的精美图像感染学生,提高学生对物理 学图像形式美的审美感受力.

  二、学法引导

  1、教师通过演示实验法引入,复习提问法引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律.通过例题讲解,加深理解.

  2、学生认真观察实验现象,结合运动和力的关系分析原因,总结规律,积极思考、讨论例题,对规律加深理解、提高应用能力.

  三、重点难点疑点及解决办法

  1、重点

  带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期.

  2、难点

  确定垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动.

  3、疑点

  带电粒子的重力通常为什么不考虑?

  4、解决办法

  复习力学知识、引导同学利用力与运动的关系分析,讨论带电粒子在磁场中的运动情况。

  四、课时安排

  1课时

  五、教具学具准备

  演示用特制的电子射线管。

  六、师生互动活动设计

  教师先通过演示实验引入,再启发引导学生用力学知识分析原因,推导规律,通过例题讲解,学生思考和讨论进一步加深对知识的理解,提高学生运用知识解决实际问题的能力。

  七、教学步骤

  (一)明确目标

  (略)

  (二)整体感知

  本节教学首先通过演示实验告诉学生,当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动这一结论,然后试着用力与运动的关系分析粒子为什么做匀速圆周运动,再由学生推导带电粒子在磁场中的运动半径和周期,根据力学知识,重点是理解运动半径与磁感应强度、速度的关系;运动周期与粒子速率和运动半径无关.

  (三)重点、难点的学习 与目标完成过程

  1、引入新课

  上一节我们学习 了洛仑兹力的概念,我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时,会受到大小 ,方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用,今天我们来研究一下,受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的?

  2、粒子为什么做匀速圆周的运动?

  首先通过演示实验观察到,当带电粒子的初速度方向与匀强磁场方向垂直时,粒子的运动轨道是圆.

  在力学中我们学习 过,物体作匀速圆周运动的条件是物体所受的合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直.当带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时,通常它的重力可以忽略不计(请同学们讨论),可看作只受洛仑兹力作用,洛仑兹力方向和速度方向在同一个平面内,由于洛仑兹力方向总与速度方向垂直,因而它对带电粒子不做功,根据动能定理可知运动粒子的速度大小不变,再由 可知,粒子在运动过程中所受洛仑兹力的大小即合外力的大小不变,根据物体作匀速圆周运动的条件得出带电粒子垂直匀强磁场运动时,作匀速圆周运动.

  3、粒子运动的轨道半径和周期公式

  带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时做匀速圆周运动,其向心力等于洛仑兹力,请同学们根据牛顿第二定律,推导带电粒子的运动半径和周期公式.

  经过推导得出粒子运动半径 ,运动周期 。

  运用学过的力学知识理解,当粒子运动速度较大时,粒子要离心运动,其运动半径增大,所以速度大,半径也大;当磁场较强时,运动电荷受洛仑兹力增大,粒子要向心运动,其运动半径减小,所以磁感应强度大,半径小.由于带电粒子运动速度大时,其运动半径大,运动轨迹也长,可以理解粒子运动的周期与速度的大小和轨道半径无关.为了加深同学们对半径和周期公式的理解,举下面的例题加以练习.

  [例1]同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中,其运动轨迹如图所示,则可知

  (1)带电粒子进入磁场的速度值有几个?

  (2)这些速度的大小关系为 .

  (3)三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为 .

  4、质谱仪

  首先请同学们阅读课本上例题的分析求解过程,然后组织学生讨论质谱仪的工作原理.

  (四)总结、扩展

  本节课我们学习 了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况,经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动.并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式.最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪.

  但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时,带电粒子将不再是作匀速圆周运动.

  八、布置作业

  (1)P156(1)~(6)

  九、板书设计

  五、带电粒子在磁场中的运动 质谱仪

  一、运动轨迹

  粒子作匀速圆周运动.

  二、半径和周期

  运动半径:

  运动周期:

  三、质谱仪

  带电粒子在磁场中的运动 质谱仪带电粒子在磁场中的运动 质谱仪


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标签: 高二物理 带电粒子 磁场 运动 质谱仪 (责任编辑:)
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