第一篇：帶電粒子在磁場中的運動教案設計（最終版）

知識目標

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時，做勻速圓周運動．

2、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題．

3、知道質譜儀的工作原理．

能力目標

通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質的過程，培養學生嚴密的邏輯推理能力．

情感目標

通過學習質譜儀的工作原理，讓學生認識先進科技的發展，有助于培養學生對物理的學習興趣．

教材分析

本節重點是研究帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動規律：半徑以及周期，通過復習相關力學知識，利用力于運動的關系突破這一重點，需要注意的是：

1、確定垂直射入勻強電場中的帶電粒子是勻速圓周運動；

2、帶電粒子的重力通常不考慮。

教法建議

由于我們研究的是帶電粒子在磁場中的運動情況，研究的是磁場力與運動的關系，因此教學開始，需要學生回憶相關的力學知識，為了引導學生分析推導粒子做勻速圓周運動的原因、規律，教師可以通過實驗演示引入，讓學生認真觀察實驗現象，結合運動和力的關系分析原因，總結規律，積極思考、討論例題，對規律加深理解、提高應用能力．最后通過例題講解，加深知識的理解．

教學設計方案

帶電粒子在磁場中的運動 質譜儀

一、素質教育目標

（一）知識教學點

1、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時，做勻速圓周運動．

2、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解答有關問題．

3、知道質譜儀的工作原理．

（二）能力訓練點

通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質的過程，培養學生嚴密的邏輯推理能力．

（三）德育滲透點

通過學習質譜儀的工作原理，理解高科技的巨大力量．

（四）美育滲透點

用電子射線管產生的電子做圓周運動的精美圖像感染學生，提高學生對物理學圖像形式美的審美感受力．

二、學法引導

1、教師通過演示實驗法引入，復習提問法引導學生分析推導粒子做勻速圓周運動的原因、規律．通過例題講解，加深理解．

2、學生認真觀察實驗現象，結合運動和力的關系分析原因，總結規律，積極思考、討論例題，對規律加深理解、提高應用能力．

三、重點難點疑點及解決辦法

1、重點

帶電粒子垂直射入勻強磁場中的運動半徑和運動周期．

2、難點

確定垂直射入勻強磁場中的帶電粒子運動是勻速圓周運動．

3、疑點

帶電粒子的重力通常為什么不考慮？

4、解決辦法

復習力學知識、引導同學利用力與運動的關系分析，討論帶電粒子在磁場中的運動情況。

四、課時安排

1課時

五、教具學具準備

演示用特制的電子射線管。

六、師生互動活動設計

教師先通過演示實驗引入，再啟發引導學生用力學知識分析原因，推導規律，通過例題講解，學生思考和討論進一步加深對知識的理解，提高學生運用知識解決實際問題的能力。

七、教學步驟

（一）明確目標

（二）整體感知

本節教學首先通過演示實驗告訴學生，當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動這一結論，然后試著用力與運動的關系分析粒子為什么做勻速圓周運動，再由學生推導帶電粒子在磁場中的運動半徑和周期，根據力學知識，重點是理解運動半徑與磁感應強度、速度的關系；運動周期與粒子速率和運動半徑無關．

（三）重點、難點的學習與目標完成過程

1、引入新課

上一節我們學習了洛侖茲力的概念，我們知道帶電粒子垂直磁場方向運動時，會受到大小，方向始終與速度方向垂直的洛侖茲力作用，今天我們來研究一下，受洛侖茲力作用的帶電粒子是如何運動的？

2、粒子為什么做勻速圓周的運動？

首先通過演示實驗觀察到，當帶電粒子的初速度方向與勻強磁場方向垂直時，粒子的運動軌道是圓．

在力學中我們學習過，物體作勻速圓周運動的條件是物體所受的合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直．當帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時，通常它的重力可以忽略不計（請同學們討論），可看作只受洛侖茲力作用，洛侖茲力方向和速度方向在同一個平面內，由于洛侖茲力方向總與速度方向垂直，因而它對帶電粒子不做功，根據動能定理可知運動粒子的速度大小不變，再由 可知，粒子在運動過程中所受洛侖茲力的大小即合外力的大小不變，根據物體作勻速圓周運動的條件得出帶電粒子垂直勻強磁場運動時，作勻速圓周運動．

3、粒子運動的軌道半徑和周期公式

帶電粒子垂直于勻強磁場方向運動時做勻速圓周運動，其向心力等于洛侖茲力，請同學們根據牛頓第二定律，推導帶電粒子的運動半徑和周期公式．

經過推導得出粒子運動半徑，運動周期。

運用學過的力學知識理解，當粒子運動速度較大時，粒子要離心運動，其運動半徑增大，所以速度大，半徑也大；當磁場較強時，運動電荷受洛侖茲力增大，粒子要向心運動，其運動半徑減小，所以磁感應強度大，半徑小．由于帶電粒子運動速度大時，其運動半徑大，運動軌跡也長，可以理解粒子運動的周期與速度的大小和軌道半徑無關．為了加深同學們對半徑和周期公式的理解，舉下面的例題加以練習．

［例1］同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知

（1）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？

（2）這些速度的大小關系為 ．

（3）三束粒子從O點出發分別到達1、2、3點所用時間關系為 ．

4、質譜儀

首先請同學們閱讀課本上例題的分析求解過程，然后組織學生討論質譜儀的工作原理．

（四）總結、擴展

本節課我們學習了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的情況，經過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動．并根據牛頓運動定律得出粒子運動的半徑公式和周期公式．最后我們討論了它的一個具體應用——質譜儀．

但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂直勻強磁場方向時，帶電粒子將不再是作勻速圓周運動．

八、布置作業

（1）P156（1）～（6）

第二篇：高二物理教案磁場-帶電粒子在磁場中的運動3

帶電粒子的圓周運動

一、教學目標

1．在物理知識方面：

（1）理解帶電粒子在勻強磁場中垂直于磁場方向運動時，為什么會做勻速圓周運動．

（2）掌握帶電粒子做圓周運動的半徑公式與周期公式及其推導過程．（3）了解回旋加速器的工作原理，加深對半徑公式與周期公式的理解． 2．在培養學生能力方面，通過引導學生由洛侖茲力對運動電荷的作用力的分析，逐步得出帶電粒子在磁場中的運動規律，以及通過讓學生推導半徑公式、周期公式等教學過程，培養學生的遷移能力，體會如何用已學知識來探討研究新問題．

3．通過對回旋加速器的介紹，開闊學生眼界，了解物理學知識在高新科技領域的應用，激發學生學習物理知識的興趣．

二、重點、難點分析

1．通過對運動電荷所受洛侖茲力的分析及觀察演示實驗，使學生得出帶電粒子垂直于磁場方向運動時，一定做勻速圓周運動的結論是本節重點之一．

與周期T與哪些因素有關是本節又一重點．

3．“回旋加速器”是選修內容，電場、磁場在回旋加速器中的作用，電場變化周期與粒子在磁場中做圓運動的周期之間的關系是這部分教學的難點．

三、教具

1．ZJ82－B型洛侖茲力演示儀． 2．掛圖：回旋加速器工作原理圖．

四、主要教學過程

1．提出問題，引入新課

提問（1）：如圖1所示，勻強磁場方向垂直紙面向里，一帶負電的粒子以速度v垂直于磁場方向運動，磁場對電荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？

總結學生的回答：運動電荷受到洛侖茲力f的作用，作用力的方向與速度方向垂直，力的方向與速度方向在同一平面內，作用力的大小f=Bqv． 提問（2）：根據牛頓第二定律，洛侖茲力對電荷的運動將產生什么樣的作用？

總結學生的回答：根據牛頓第二定律，洛侖茲力使電荷沿力的方向產生與速度方向垂直的加速度，這個加速度將使電荷運動方向發生改變．

提問（3）：洛侖茲力會不會使電荷速度大小發生改變？為什么？ 總結學生的回答：不會，因為洛侖茲力方向總是與速度方向垂直，所以洛侖茲力對電荷不做功，電荷的動能不變，所以速度大小不變

這里還應強調由于洛侖茲力f=Bqv，當v的大小不變，f的大小也不會變． 提問（4）：電荷在以后的運動過程中所受的洛侖茲力有什么特點，在這樣的力的作用下電荷會做什么樣的運動？

總結學生的回答：電荷在運動過程中洛侖茲力的大小恒定，方向時刻與電荷運動方向垂直，這個力與物體做勻速圓周運動的向心力所起的效果完全相同，因此帶電粒子將在垂直磁場方向的某平面內做勻速圓周運動，如圖2所示．

以上是通過理論分析得出的結論，下面用實驗來驗證一下． 2．演示帶電粒子在磁場中的圓周運動

（1）介紹實驗裝置及實驗原理，告訴學生實驗中的勻強磁場是由兩個平行的通電環形線圈產生的，改變環形電流的強度可以改變磁場的強弱．

（2）演示帶電粒子在電場中被加速后的直線運動軌跡．

（3）演示當建立與速度方向垂直的磁場后，帶電粒子做圓周運動的軌跡，引導學生注意觀察帶電粒子圓周運動所在的平面與磁場方向的關系．

（4）改變加速電場的電壓，觀察粒子圓周運動的半徑發生什么樣的變化；改變磁場的強弱，觀察圓周運動的半徑發生什么樣的變化．

通過以上教學過程可以使學生得出結論：當帶電粒子垂直于磁場方向運動時，在洛侖茲力的作用下，帶電粒子將做勻速圓周運動．

下面根據演示中觀察到圓半徑會因某些因素變化而改變的現象，進一步討論圓周運動的半徑與周期．

3．圓周運動的半徑與周期公式（這部分教學以學生自己推導為主）（1）圓周運動的半徑公式

首先讓學生回憶當物體做勻速圓周運動時，向心力與物體速度、圓半徑之間有關系式

然后引導學生思考：帶電粒子在磁場中做圓周運動的向心力是誰提供的？其大小與什么有關？讓學生自己推導得出：

老師總結：帶電粒子做圓周運動的半徑與磁感應強度B、粒子質量m、電量q及運動速率的大小有關；并對演示實驗中半徑變化原因做出解釋．（2）周期公式

讓學生思考：如果知道了圓周運動的半徑及粒子的速率，如何求出粒子轉一圈所用的時間，即圓周運動的周期？使學生自己推導得出

老師可提醒學生注意，雖然推導T時涉及了半徑r與速率v，但最后結果中T的大小與r、v都無關．

例：已知氫核與氦核的質量之比m1∶m2=1∶4，電量之比q1∶q2=1∶2，當氫核與氦核以相同的動量，垂直于磁場方向射入磁場后，分別做勻速圓周運動，則氫核與氦核半徑之比r1∶r2=______周期之比T1∶T2=______．若它們以相同的動能射入磁場后，其半徑之比r′1∶r′2 =______周期之比T′1∶T′2 =______

解：（1）以相同動量射入磁場后，根據半徑公式有：

由于周期只與B、m、q有關，與v、r無關，所以

4．介紹回旋加速器的工作原理

在現代物理學中，人們為探索原子核內部的構造，需要用能量很高的帶電粒子去轟擊原子核，如何才能使帶電粒子獲得巨大能量呢？如果用高壓電源形成的電場對電荷加速，由于受到電源電壓的限制，粒子獲得的能量并不太高．美國物理學家勞倫斯于1932年發明了回旋加速器，巧妙地利用較低的高頻電源對粒子多次加速使之獲得巨大能量，為此在1939年勞倫斯獲諾貝爾物理獎．那么回旋加速器的工作原理是什么呢？

學生自己閱讀教材． 展示掛圖（圖3）． 可根據情況先由學生講解后老師再總結．

在講解回旋加速器工作原理時應使學生明白下面兩個問題：

（1）在狹縫A′A′與AA之間，有方向不斷做周期變化的電場，其作用是當粒子經過狹縫時，電源恰好提供正向電壓，使粒子在電場中加速．狹縫的兩側是勻強磁場，其作用是當被加速后的粒子射入磁場后，做圓運動，經半個圓周又回到狹縫處，使之射入電場再次加速．

（2）粒子在磁場中做圓周運動的半徑與速率成正比，隨著每次加速，半徑不斷增大，而粒子運動的周期與半徑、速率無關，所以每隔相

就可使粒子每到狹縫處剛好得到正向電壓而加速．

老師還可向學生介紹回旋加速器的局限性以及當前各類加速器的性能及北京郊區正負電子對撞機的有關情況．

（教材使用人教社高級中學課本物理第二冊──必修）

第三篇：帶電粒子在磁場中的運動”一節的多媒體教學設計

帶電粒子在磁場中的運動”一節的多媒體教學設計

首都師范大學附屬育新學校 陳世平

物理學是一門實驗科學，而在課堂教學中有些實驗演示效果不明顯或無法在短時間內實現，這些實驗對教學又有很大作用；為此利用計算機的模擬動畫（C語言編程），展示物理現象和過程，揭示物理規律，畫龍點睛地突破教學的重點和難點乃是現代教學方法中一種有效途徑。下面，以我上的一堂“帶電粒子在磁場中的運動”多媒體展示課，談談一些具體做法和體會。

一、電腦模擬，展示過程

帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡是本課教學的重點之一，如何讓學生學會通過觀察、分析實驗，從而得出結論，這是一個思維方法的訓練，也是逐步培養學生能力的過程。為此，我利用電腦模擬動畫，將“物體在重力作用下做平拋運動”和“物體在向心力作用下做勻速圓周運動”展現在大屏幕上，如下圖：

然后引導學生對比分析、歸納得出結論：運動電荷在勻強磁場中做勻速圓周運動。在這一過程中，多媒體的優勢得到了充分的體現：第一、它展示的動態畫面新穎、生動，可從視覺上吸引學生的注意力；第二、它可以使物理過程的快慢隨意調節，充分滿足學生在觀察上的需要；第三、二個動態過程集中在一個畫面上，對比性強，便于分析。

二、多媒體研究，突破難點

半徑公式、周期公式的理解和掌握是本課教學的又一重點，也是難點。由于運動電荷在勻強磁場中做勻速圓周運動的過程不易演示，尤其是周期與速度無關這一事實無法演示，故以往在教學中，教師只能在黑板上“演示”、分析，學生較難理解。利用多媒體輔助教學，能較好地解決這一難題。我設計制作的多媒體教學課件投影展示在大屏幕上，如下圖。（說明：圖1和圖2，通過敲電腦的任意鍵來改變粒子的電量和速率；圖3是兩粒子的速率不同，但它們同時出發，同時到達起點；圖4是兩粒子的質量不同，它們同時出發，但不同時到達起點）

Value q=q+0.05

圖 １

通過多媒體模擬動畫的展示，并改變不同參數，以改變不同的條件，很容易得出：B、mv一定時，R∝1/q；B、q一定時，R∝mv；T與v無關；B、q一定時，T∝m等結論。在這個過程中，又一次體現出多媒體的優勢：改變參數方便，模擬效果顯著；能增加學生的感性認識，對更好地理解和掌握知識有很大的促進作用，能起到事半功倍的教學效果。

三、發揮多媒體優勢，鞏固知識

新課教學到此告一段落，為了鞏固新知識，我設計了三個練習題，展示及說明如下：

B

A

題 1 圖

題 2 圖

題 3 圖

題1：觀察粒子的運動，判斷粒子的帶電情況，并討論在m、q相同時，①和③兩粒子的速度大小。

題2：粒子的m、q（負），v及r與x軸的夾角θ已知，B也已知，粒子從坐標圓點出發，試畫出圓運動的軌跡示意圖，并求圓心坐標。

題3：帶負電粒子在Y軸上由P點出發，能到達X軸上的A點，試分析：P點的大致位置；A點的X軸坐標滿足什么條件？ 通過提問、引導學生分析，結合多媒體模擬展示，最后歸納出三個題的解答，并展示到大屏幕上。在這一過程中，多媒體的優勢再一次得以發揮：首先，學生的練習題書面解答（如第2題）可直接展示到大屏幕上，便于分析；其次，把板書和圖像能集中在一個大屏幕上，不會分散學生的注意力。

利用多媒體輔助教學，必將起到不可低估的作用。今后，還要加強學習，在教學課件的設計和制作中還需進一步修改，完善和創新。同時還要創造條件，在利用多媒體的“交互功能”方面，作進一步的探索、研究和實踐。

第四篇：第二冊 第十五章 磁場 五、帶電粒子在磁場中的運動、質譜儀(備課資料)

《鼎尖教案》您的教學首選！歡迎您下載使用！

●備課資料

一、漫談地磁場

地球是個巨大的磁體，它周圍空間存在的磁場叫地磁場.地磁場的強度并不大，在地面

－5附近的磁感應強度大約只有5×10 T，而一般的永久磁體附近的磁感應強度可達0.4~0.7 T.經過長期的研究，人們已基本掌握了地磁場的一些性質、變化規律及對地球上各種生物的影響等，但至今地磁場仍有很多問題尚無定論.1.地磁場的起源

人類很早就提出了地磁場的起源問題，為解釋這個問題，歷史上曾先后提出過許多觀點.目前，較為成熟的是磁流體發電機學說.1945年，物理學家埃爾薩塞根據磁流體發電機的原理，認為當液態的外地核在最初的微弱磁場中運動，像磁流體發電機一樣產生電流，電流的磁場又使原來的弱磁場增強，這樣外地核物質與磁場相互作用，使原來的弱磁場不斷加強.由于摩擦生熱的消耗，磁場增加到一定程度就穩定下來，形成了現在的地磁場.而最初的微弱磁場可能來自核內化學不均勻性形成的電池，從而產生的弱電流.也有的科學家認為在太陽系最初形成時，月球即受到地球的引力而成為它的衛星，而月球在被吸引到靠近地球的過程中，地球表面的海洋出現強烈的潮水起伏，這種起伏所引起的巨大摩擦力使地球溫度劇增，導致地心熔化；地心的巖漿在高溫及高牽引力的作用下，出現旋轉式的滾動，結果產生了磁場.因為磁流體發電機學說能解釋較多的地磁現象，又符合地球內部結構特點.還可以用來解釋許多天體的磁場起源.所以受到普遍重視.但由于地球內部構造復雜，此學說還有待于進一步驗證.總之，地磁起源問題目前仍處于不斷發展和深入研究的階段.2.地磁倒轉之謎

1906年，法國科學家在考查法國司馬夫中央山脈地區熔巖時，發現那里的巖石具有與地磁場方向相反的磁性.后來此類發現不斷增加，隨著研究的深入，人們終于確信，地磁場方向并非一直不變，在近450萬年的時間內，地球磁極曾發生過9次倒轉.是什么原因讓地球磁極發生反復變化呢？許多科學家提出了各自不同的設想.一些科學家從磁流體發電機學說出發，認為由于多種可能的原因，引起地球外地核物質流動方向改變，地磁極隨之改變；另一些科學家則認為，地磁極倒轉是由于隕石撞擊地球造成的；也有的科學家認為，地磁極倒轉與銀河系的磁場有關.由于各種設想都不完善，地磁極為何倒轉仍是一個未解之謎.我們期待著在不遠的將來能夠揭開謎底.3.地磁場對宇宙射線的作用

地磁場并不強，但對于地球上的各種生命來說，卻顯得非常重要.這個“超巨”的地磁場，對地球形成了一個“保護盾”，減少了來自太空的宇宙射線的侵襲，地球上生物才得以生存滋長.如果沒有了這個保護盾，外來的宇宙射線將把最初出現在地球上的生命幼苗全部殺死，根本無法在地球上滋生.在地球南北極附近或高緯度地區，有時在晚上會看到一種神奇的燦爛美麗的彩色光帶——極光.直到20世紀末，人造衛星和宇宙探測器的應用使人們了解到地磁場分布的特點，才解開了極光之謎.原來當太陽輻射出的帶電粒子進入地磁場后，由于洛倫茲力的作用，帶電粒子沿地磁場的磁感線做螺旋線運動，最終會落到地球兩極上空的大氣層中，使大氣層中的分子電離發光.由于在可見光波段受激的氧原子能發出綠光和紅光；電離了的氮分子發射紫色光、藍色光以及深紅色光.因此，通常肉眼看到的極光是綠色、藍色并帶有粉紅色或紅色的邊緣.4.地磁場對大氣的作用

大氣中一般都含有少量的離子，若刮西風或偏西風，離子自西向東隨風運動，由于受地磁場的作用，正離子受到向上的洛倫茲力而逐漸上升，負離子則受力向下而逐漸下降，這樣，有問題請您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學首選！歡迎您下載使用！

處于大氣底層的負離子增多而正離子減少.由于負離子能使人感覺身心爽朗、舒適，所以對人體健康是有益的，此時我們多到室外活動，可以強身健體.相反，如果是刮東風或偏東風，會使大氣底層的正離子增多，容易使人感到疲倦和煩躁，不利于身體健康.我們應當在河邊或綠色環境中活動，因為這些環境對正離子有明顯的吸收效果，可以使人少受正離子對身體健康的不良影響.在雷雨季節，雷電會使空氣中的離子數大幅度增加，由于潮濕的空氣有弱導電能力，流動的空氣在地磁場作用下，相當于弱導電體在磁場中運動，如果存在切割磁感線的上、下、東、西方向的運動則產生電勢差，電勢差隨正負極間距的增大而增大，而空氣流動的寬度往往是很大的，因此電勢差也很大，大到一定程度則會使兩極空氣電離，離子數大大增加，從而對人的健康影響也較大.5.地磁場對生物活動的影響

研究人員發現，像海龜、鯨魚、候鳥、有些魚和瞎鼠等眾多遷徙動物均能憑借地磁場走南闖北，每年可旅行幾千千米，中途往往還要經過汪洋大海.此外，有的動物還能利用磁傾角幫助自己測定精確的位置.比如生物學家發現，笨拙的海龜就能使用“磁傾角羅盤”.幼龜在佛羅里達沿岸出殼后，隨即游入大海.它們在大西洋生活多年，直到長成才回到出生時的岸邊去交配和巢居.在返回過程中，要是離開正道過于偏南或偏北，便難免凍死途中，多虧了“磁傾角羅盤”，海龜才得以走在正道上，準確地回到故鄉.二、帶電粒子在電磁場中的運動 ［知識精講］

帶電粒子在電磁場中運動的問題包括兩種基本情形：一種是先后分別在電場、磁場中運動，另一種是在電場和磁場的復合場中運動.對于第一種情形要注意電場力和洛倫茲力的特性所決定的粒子運動性質的差別，帶電粒子在勻強電場中受電場力的作用做勻變速運動，而在勻強磁場中受洛倫茲力的作用做勻速圓周運動，這種情形通常是利用電場來對帶電粒子加速后獲得一定的速度，然后在磁場中做勻速圓周運動，因此對于這種情況主要是處理好帶電粒子從一場過渡到另一場的速度關系.對于第二種情形，要注意洛倫茲力與運動速度有關，所以粒子的運動和受力相互制約，當粒子的運動速度發生變化時，粒子的受力情況必然發生變化，因此帶電粒子要么做勻速直線運動，要么就做變加速曲線運動，當粒子做變加速曲線運動時，要利用洛倫茲力不做功的特點，用功能關系解決問題.［問題精析］

［問題1］如圖所示，金屬圓筒的橫截面半徑為R，筒內分布有勻強磁場，磁場方向垂直紙面，磁感應強度為B，磁場下面有一加速電場，一個質量為m(重力不計)，電量為q的帶電粒子，在電場作用下，沿圖示軌跡由靜止開始從M點運動經過金屬圓筒的小孔P到N點，在磁場中，帶電粒子的速度方向偏轉了θ=60°,求加速電場兩極板間的電壓.解析：帶電粒子經過電場加速后獲得一定的速度，進入磁場后做勻速圓周運動，根據帶電粒子的偏轉角度，可以求出帶電粒子做圓周運動的半徑大小，然后求出它的運動速度，從而求出加速電壓.有問題請您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學首選！歡迎您下載使用！

根據帶電粒子進入磁場和到達N點的速度方向，作出與速度方向垂直的半徑，確定軌跡圓的圓心，由幾何知識可得帶電粒子做圓周運動的半徑為

r=Rtan60°=3R ①

帶電粒子在做圓周運動過程中，由洛倫茲力提供向心力，所以 mv2=qvB r ②

帶電粒子經電場加速后，電勢能轉化為帶電粒子的動能，所以

qU=mv2 12

③

由①②③式可得

3qB2R2U=

2m［問題2］如圖所示，x軸上方有一磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里的勻強磁場，x軸下方有電場強度為正方向豎直向下的勻強電場.現有一質量為m，電量為q的粒子從y軸上某一點由靜止開始釋放，若重力忽略不計，為使它能到達x軸上位置為x=L的點Q.求：

（1）粒子應帶何種電荷？

（2）釋放點的位置坐標.（3）從釋放到抵達Q點經歷的時間.解析：從靜止開始釋放的帶電粒子要起動，應放在電場中，所以該帶電粒子應放在－y軸上，因為x軸下方的電場方向是豎直向下的，而帶電粒子在x軸方向有位移，帶電粒子要運動到磁場中，所以該帶電粒子應帶負電荷.該粒子釋放后，在電場力的作用下，沿y軸正方向勻加速運動到O點，繼而進入x軸上方的勻強磁場中做勻速圓周運動，若其軌道半徑恰好等于

L,則恰好能到達Q點，從出發點2到Q點的軌跡是一條直線加上半個圓周，假如釋放點離O點的距離近一些，粒子進入磁場的速度就小一點，粒子運動半周后到不了Q點而要再次進入電場，做減速運動，速度減為零后反向加速再次以原速率進入磁場，開始做第二個半圓周運動，如果粒子在磁場中的軌道半徑為L，則第二個半圓運動結束時，剛好到達Q點，以此類推，粒子出發點向O逐漸靠近，4L(n=1,2,3?).如圖所示.2n又要能到達Q點，它在磁場中的軌道半徑應等于 有問題請您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學首選！歡迎您下載使用！

（1）該帶電粒子應帶負電荷.（2）設帶電粒子在（0,－y）處靜止釋放，在電場力作用下勻加速運動到O點，以速度v進入磁場，則

12mv=qEy 2所以有v=2qEy m

①

粒子在磁場中的軌道半徑為R，則

R=L(n=1,2,3?)2n帶電粒子在磁場中運動時，洛倫茲力提供向心力，所以 mv2=qvB R9B2L28n2mE ②

由①②兩式可得

y=

（3）設每段單方向勻變速直線運動的時間為t1，每個半圓周運動的時間為t2,帶電粒子做勻變速直線運動時，只受電場力的作用，所以

y=·即為12qE2·t1 m?qB2l28n2mEqE12··t1 2m所以t1=而t2=BL(n=1,2,3?)2nE?m1T= qB2(2n?1)BLn?m ?2nEqB運動的總時間為

t=(2n－1)t1+nt2=［問題3］如圖所示，在真空環境中，長為L的兩塊平行金屬板間分布有豎直向下的勻強電場，一群相同的帶正電的離子組成的離子束，以初速度v0垂直于電場方向飛進平行板中，飛出電場中離子向下側移的距離為d，現在在兩板間再加一垂直于電場方向的勻強磁場，使離子束向上偏轉，且向上側移的距離也為d，求正離子從上側飛出時的速度大小.有問題請您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM 《鼎尖教案》您的教學首選！歡迎您下載使用！

解析：離子束在向下偏轉過程中，只受電場力的作用，做類平拋運動，根據平拋運動的知識可以求出離子從下側飛出時的速度大小為v，離子束在向上偏轉時，同時受到電場力和洛倫茲力的作用，由于洛倫茲力時刻發生變化，所以離子做加速度改變的曲線運動，無法根據運動規律求出離子飛出時的速度大小；但是離子在運動過程中，所受的洛倫茲力不做功，只有電場力做功，由于離子向上飛出時，側移的距離與向下飛出時側移距離相等，所以電場力所做的功大小也相等，只不過在向上飛出時電場力做負功，向下飛出時電場力做正功，因此可以根據動能定理求出離子從上側飛出時的速度v2的大小.離子從下側飛出時做類平拋運動，離子在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做初速度為零的勻加速直線運動，設離子飛出時，豎直方向的分速度為vy，故

L=v0t

d=vyt

得vy=2dv0 L12所以，離子從下側飛出時的速率v1為 2dv1=v02?vy2=v01?()2L

①

離子從下側飛出時，電場力對離子做正功，由動能定理可得

qEd=mv12－mv02 1212

②

離子從上側飛出時，電場力對離子做負功，由動能定理可得 －qEd=11mv22－mv02 22

③

由①②③三式可得

L2?4d2v2=v0

L

有問題請您反饋郵箱 HHBEIKAO@163.COM

第五篇：帶電粒子在電場中的運動說課稿

《帶電粒子在電場中的運動》說課稿

各位領導、各位評委老師大家好！

我說課的題目是《帶電粒子在電場中的運動》，下面我從教材分析、學情分析、教學目標、教法與學法分析、教學過程設計和教學效果評價六個部分對本節課進行說明。

一、教材分析

1、教材的地位和作用

本節是高中物理選修3-1第一章的第9節。本節內容是電場知識的重要應用之一，是力學知識與電學知識的綜合應用，通過對本節課的學習，學生能夠把電場知識和牛頓運動定律、動能定理、運動的合成與分解等力學知識有機的結合起來，加深對力學、電學知識的理解，有利于培養學生用物理知識解決實際問題的能力。

2、教學重點、難點

根據高中新課標，在理解教材的基礎上，確定本節的： 重點：帶電粒子在電場中加速和偏轉的原理 難點：帶電粒子的偏轉

二、學情分析

學生已經學習了力學和電學的基本知識，初步具備了應用力學知識分析電場問題的能力。考慮學生的實際情況，教學時密切聯系舊有知識，引導學生親自動手推導，把突破難點的過程當成鞏固和加深對舊有知識的理解應用過程，從而培養學生分析問題的能力。

三、教學目標

根據教學大綱和考試說明的要求，結合新課標理念和學生實際制定如下三維目標：

1、知識與技能目標：

（1）理解并掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉的原理。

（2）培養學生觀察、分析、推理及應用物理知識解決實際問題的能力。

2、過程與方法目標：采用師生互動、學生口、腦、手并動，發揮學生的主觀能動性，引導學生自主學習，展示學生個性，深化學生科學思維的方法。

3、情感態度與價值觀目標：通過學生由舊有知識探究新知識的過程，體驗物理知識的前掛后聯，感受物理知識與實際問題的和諧統一。

四、教法與學法分析

1、教學方法和手段

本節主要采用啟發引導、誘思探究的教學方法，運用多媒體課件演示電子的運動，使微觀粒子運動的過程宏觀化，從而創設物理情景，激發學生學習興趣。通過恰當的問題設置和類比方法的應用，點撥分析問題的方法思路，引導學生親自參與獲取知識，提高學生的學習能力。充分體現“教師主導，學生主體”的教學原則。應用多媒體教學手段，提高教學效率。

2、學法指導

學法在教與學的雙邊活動中占據極其重要的地位，學而得法是教學的最終目的，“授之以魚不如授之以漁”，引導學生采用互動探究法、討論

學習法、歸納總結法，培養學生觀察、分析、推理、總結、理論聯系實際的學習能力，使學生在聯系舊有知識的基礎上歸納總結出新的規律，在此基礎上完成學習任務。

五、教學程序設計

為了切實完成教學目標，對教學環節采取如下設想：

（一）導入新課（約3分鐘）

運用多媒體課件模擬電子束的運動徑跡，學生會對電子如何獲得速度和怎樣控制電子束的偏轉方向產生疑問？從而創設物理情景，激發學習興趣引入新課。

（二）新課教學（約30分鐘）

用多媒體課件演示與問題探討相結合進行理論分析，使學生由感性認識上升到理性認識。

1、帶電粒子的加速

（1）用課件演示電子束在加速電場中的運動，引導學生思考如何求電子射出電場時的速度V？讓學生動手推導。

（2）引導學生分組討論：速度V的求解方法？

（3）小組派代表展示討論結果。老師引導學生歸納總結用動力學觀點和能量觀點兩種方法求解，得出運用能量的觀點較簡單、且動能定理也適用于非勻強電場。根據速度V的表達式引出電子槍的原理及應用（即例題1），從而培養學生分析問題、解決問題的能力，進一步養成科學思維的方法。

2、帶電粒子的偏轉

（1）用課件演示電子在偏轉電場中的運動，引導學生觀察、思考兩個問題：①電子在偏轉電場中的運動與平拋運動有什么相同點和不同點？②如何類比平拋運動的分析方法來分析帶電粒子的偏轉？這樣的引導之后學生自然會找到解決問題的方法，從而突破了難點。

（2）結合例題2引導學生類比平拋運動的分析方法，動手推導偏轉位移Y及偏轉角θ正切值的表達式。培養學生用已學知識探究新規律的能力。（3）用投影展示學生推導的兩個表達式：Y=

(4)引導學生分組討論兩個問題：①如何改變側向位移Y及偏轉角θ的正切值？（Y、θ與偏轉電壓有關）

②偏轉電場的作用是什么？（可以分離比荷不同的粒子）（5）小組派代表展示討論結果

3、帶電粒子先加速再偏轉

若電子先加速再偏轉，電子射出電場時偏轉位移Y及偏轉角θ的正切值表達式又是怎樣？讓學生推導

（1）小組派代表展示討論結果，用投影展示兩個表達式：（2）根據學生的推導和討論結果引出示波管的原理，培養學生分析實際問題的能力。最后，用微機模擬實驗驗證理論分析的正確性，使學生由理性認識回到實踐中來。

（三）鞏固練習（約8分鐘）：

（課件展示三個練習題）通過練習，目的使學生在理解新知識的基礎上，能夠正確熟練地應用，并使知識順利遷移，更好的完成知識目標。

（四）課堂小結（約2分鐘）

小結中充分體現學生的主體地位，引導學生自己從知識、方法兩方面總結，既強化了知識，又培養了學生的歸納、概括能力。

（五）布置作業

以鞏固知識、豐富學生知識面為目的，作業為課后3、5題，并要求學生課后查閱有關帶電粒子加速和偏轉的科普文章。

（六）板書設計

采用綱要式板書，力求條理清晰，體現中心內容，突出重點。

1、帶電粒子的加速（1）速度V的求法 法一：動力學觀點 法二：能量觀點（2）應用：電子槍

2、帶電粒子的偏轉（1）側向位移和偏轉角（2）偏轉電場的作用

3、帶電粒子先加速再偏轉（1）側向位移和偏轉角（2）應用：示波管

六、教學效果評價

以上是我對“帶電粒子在電場中運動”這節課的認識和教學過程設計，本節課以微機模擬——師生互動——得出規律——實驗驗證——鞏固練習的思路進行教學，符合學生的認知規律。運用多媒體教學，把傳授知識、培養能力和滲透方法有機地結合在一起，目的在于全方位地培養學生，達到教學預期的效果。

我的說課到此結束，謝謝大家！