以下是小编整理的高中物理运动电荷在磁场中受到的力说课稿(共含5篇),希望能够帮助到大家。同时,但愿您也能像本文投稿人“lhyl”一样,积极向本站投稿分享好文章。
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的学习兴趣.
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
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
(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)
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
尊敬的专家、亲爱的同学们:
大家上午好!我是来自xxxx,我今天要说的课题是:“带电粒子在电场中的运动”。
学生已经在必修1、2中学习了恒力作用下的匀变速直线运动和平抛运动;学习了选修3-1中静电场的有关知识(课件)。通过对上述内容的回顾引导学习将“带电粒子在电场中的运动”这节课的两种运动状态——带电粒子的加速和带电粒子的偏转与物体的自由落体运动和平抛运动进行类比(课件),通过用类比法来学习本节课。
今天我从以下6个方面进行说课(课件)。
1、教材分析
“带电粒子在电场中的运动”是高一选修3-1第一章静电场的最后一节的内容(课件),也是本章的重点内容。本节内容是在学生学习了运动学、动力学和静电场中电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系知识后才进行编排的,是运动学、动力学和电磁学第一次的综合应用。(课件)带电粒子在电场中的运动和后面将要学到的带电粒子在匀强磁场中的运动,对它们的研究是为以后学习带电粒子在电磁场的应用奠定知识基础。此外,“带电粒子在电场中的运动”的知识与人们的日常生活、生产技术和科研有着密切的关系,因此这部分知识有广泛的现实意义。
本节有两个特点(课件),特点一是带电粒子在电场中的运动综合了运动学、动力学、电磁学的知识,有助于培养学生综合运用知识的能力;特点二是注重理论与实际的结合,体现了从理论研究到实际应用的科学发展之路,有助于增强学生将物理知识应用于生活和实际生产实践的意识。
2、教学目标
教学目标设计体现了物理新课程的三维教学目标:
(1)知识和技能
①理解电压对带电粒子加速和偏转的影响;
②能全面地描述带电粒子在电场中运动时电场力做的功和电势能的变化之间的关系;
③了解带电粒子在电场中的加速和偏转在生活和生产实践中的具体应用。
(2)过程与方法
①对带电粒子的加速,能用类比的方法,推导出带电粒子到达负极板时的速度;
②对带电粒子的偏转,能用类比的方法,结合例题2,逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。
(3)情感态度和价值
①体会类比法在问题解决中的重要作用;
②结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理,让学生体会动能定理的优越性;
③通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例,提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识,发展学生对科学的好奇心和求知欲。
3、教学的重点和难点
如果能抓住分析带电粒子在电场中运动的方法,也就把握了带电粒子在电场中运动的所有相关问题,所以在本节的教学中,(课件)要把分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题的方法作为教学的重点;充分发挥教师的主导作用,使教学的主体——学生能理解和掌握类比这种方法。
高一学生的思维具有单一性、定势性,他们习惯于分析纯运动学、纯动力学或纯电磁学的问题,对带电粒子在电场中的偏转的问题,学生普遍会感到有些困难,它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学和电磁学的知识,(课件)因此带电粒子在电场中的偏转问题是教学的难点。
4、教学方法
根据本节课的教学内容和学生的实际情况,采用的教学方法是:(课件)以演示实验为基础,以引导学生的思考活动为主线,在整个教学活动中贯穿教为主导,学为主体的教学思想。
本节课运用类比的方法来引导学生在原有知识的基础上建构新知识,提高学生的知识迁移能力和培养学生的创造能力。教学中注重引导式教学,引导学生将已学知识和新知识进行联系。在教师引导下,学生能用已有知识分析问题、解决问题,注重学生的自主学习。
5、教学程序
从以上分析,教学中掌握知识为中心,培养能力为方向,紧抓重点,突破难点,设计如下教学程序:
引入新课(这部分教学大约需要5min)
通过复习放入静电场中的电荷,由于受到静电力的作用而移动,使学生明确电场对放入其中的电荷具有加速的作用。进一步提问问题:带电粒子放入匀强电场中又会怎样?由此引入课题。
新课教学
新课教学有三大知识块:带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波器的原理。
在讲第一个知识块“带电粒子的加速”之前,首先让学生计算电子在电场中所受的重力为什么可以忽略不计,加深学生对电子在电场中的重力忽略不计的理解。
在讲带电粒子加速时,教师通过演示粉笔的自由落体运动,引导学生思考物体的自由落体运动与带电粒子的加速有什么相似之处?通过学生的回答,引导学生将带电粒子加速与物体的自由落体运动进行类比,让学生使用自己能想到的所有可行方法去推导带电粒子到达负极板时的速度。一开始可能很多学生倾向于直接用运动学公式求解,接着教师引导学生从“功是能量转化的量度”出发,结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法,探讨能量视角的方法即动能定理,让学生体会动能定理这种方法的优越性。为了让学生全面了解带电粒子在电场中的运动即带电粒子在电场中的运动也存在考虑重力的情况,比如带电小球在电场中平衡的问题(课件),小球所受的重力跟电场力可以比拟,在这种情况下,重力就必须考虑了;还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验(课件),教师通过介绍密立根实验,让学生体会建立物理模型的重要现实意义。为了让学生感受物理科学在生活中的重要作用,培养学生学习物理的兴趣,这时教师可以用多媒体投影生活中带电粒子在电场中加速的应用实例。
第二知识块:带电粒子的偏转。为了让学生更加直观的体会带电粒子的偏转现象,加深学生对带电粒子的偏转的理解,教师可以通过自制的教具来演示带电粒子在电场中的偏转(课件)。演示实验结束后,教师引导学生回忆曲线运动的条件,并提问学生带电粒子的偏转与物体的平抛运动有什么相似之处?通过学生地回答,教师引导学生将带电粒子的偏转与平抛运动进行类比,然后用分析平抛运动的方法分析例题2。对例题2先进行受力分析,然后再进行运动的合成与分解,分解成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的类自由落体运动,通过以上分析来解例题2。为了让学生全面了解带电粒子在电场中可能的运动情况,即带电粒子在匀强电场中运动时,若初速度与电场强度方向不垂直,有一定的夹角(课件),提问学生带电粒子将做什么运动?接下来让学生将重力场和静电场进行比较,(课件)如从加速度出发,让学生明确静电场和重力场不仅有相似之处,还有区别。
第三个知识点:示波器的原理。教师通过讲解示波管中扫描电压的作用,来讲解示波器的原理,教学中可以用在机械振动中演示过的沙摆实验来进行比喻。因为以前学生做过沙摆这个实验,所以这样比喻学生比较容易理解。
到此新课已经结束,教师留出几分钟的时间让学生自评(课件)。
自评和布置作业(这部分教学需要5min)
通过自评了解学生这节课的学习情况,并对学生进行合理的评价。
教师布置作业:通过让学生收集这节课所学知识在生产和生活中有关的应用实例,发布到校园网上,以实现资源共享或形成书面文字,同学之间进行交流讨论。
6、结语
(课件)总之,在本节课的设计中,定位于引导式教学,注重学生的自主学习,通过类比的方法在原有知识的基础上建构新知识。
整个教学过程是这样设计的,但在实际课堂上还要根据当时的情景、学生反馈的信息、突发事件等不断调控,以达到设计思想、方法、手段与学生实际的融合,充分发挥师生在课堂上的主导和主体作用,取得最佳的教学效益。
高中物理带电粒子在复合场中的运动知识点
一、带点粒子在复合场中的运动本质是力学问题
1、带电粒子在电场、磁场和重力场等共存的复合场中的运动,其受力情况和运动图景都比较复杂,但其本质是力学问题,应按力学的基本思路,运用力学的基本规律研究和解决此类问题。
2、分析带电粒子在复合场中的受力时,要注意各力的特点。如带电粒子无论运动与否,在重力场中所受重力及在匀强电场中所受的电场力均为恒力,它们的 做功只与始末位置在重力场中的高度差或在电场中的电势差有关,而与运动路径无关。而带电粒子在磁场中只有运动 (且速度不与磁场平行)时才会受到洛仑兹 力,力的大小随速度大小而变,方向始终与速度垂直,故洛仑兹力对运动电荷不做功.
二、带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动(电场、磁场均为匀强场)
1、带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动:必然是电场力和重力平衡,而洛伦兹力充当向心力.
2、带电微粒在三个场共同作用下做直线运动:重力和电场力是恒力,它们的合力也是恒力。
当带电微粒的速度平行于磁场时,不受洛伦兹力,因此可能做匀速运动也可能做匀变速运动;
当带电微粒的速度垂直于磁场时,一定做匀速运动。
3、与力学紧密结合的综合题,要认真分析受力情况和运动情况(包括速度和加速度)。必要时加以讨论。
三、带电粒子在重力场、匀强电场、匀强磁场的复合场中的运动的基本模型有:
1、匀速直线运动。自由的带点粒子在复合场中作的直线运动通常都是匀速直线运动,除非粒子沿磁场方向飞入不受洛仑兹力作用。因为重力、电场力均为恒力,若两者的合力不能与洛仑兹力平衡,则带点粒子速度的大小和方向将会改变,不能维持直线运动了。
2、匀速圆周运动。自由的带电粒子在复合场中作匀速圆周运动时,必定满足电场力和重力平衡,则当粒子速度方向与磁场方向垂直时,洛仑兹力提供向心力,使带电粒子作匀速圆周运动。
3、较复杂的曲线运动。在复合场中,若带电粒子所受合外力不断变化且与粒子速度不在一直线上时,带电粒子作非匀变速曲线运动。此类问题,通常用能量 观点分析解决,带电粒子在复合场中若有轨道约束,或匀强电场或匀速磁场随时间发生周期性变化等原因,使粒子的运动更复杂,则应视具体情况进行分析。
正确分析带电粒子在复合场中的受力并判断其运动的性质及轨迹是解题的关键,在分析其受力及描述其轨迹时,要有较强的空间想象能力并善于把空间图形转化为最佳平面视图。当带电粒子在电磁场中作多过程运动时,关键是掌握基本运动的特点和寻找过程的边界条件。
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