1.8 带电粒子在匀强磁场中的运动北京四中全国优秀教师备战高考精品教学设计

6 带电粒子在匀强磁场中的运动【教材分析】1、内容分析本节教材的内容属于洛伦兹力知识的应用，教材采用了实验探究、理论分析与推导的顺序，带着实验得到的感性材料，再用学过的知识进行理论分析，比较符合学生的认知过程。

同时质谱仪和回旋加速器采用探究式教学，层层深入，让学生更容易理解和接受，让学生在学习过程中体会理论和实践相结合的方法，在学习中体会成功的喜悦。

2、教材的地位和作用本节课是高中物理的重点内容,也是历年高考常考的部分，在高科技及探索未知世界方面也有着极其广泛的应用，可以培养学生的综合运用力学和电磁学知识的能力。

3、新旧教材的对比旧教材直接从理论入手，得出带电粒子在磁场中的圆周运动规律，而新教材从演示实验或者视频资料入手，使学生更能体会到带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

【学情分析】1、学生已经具备的知识准备有：带电粒子在磁场中可能受到洛伦兹力和运动学的基本知识。

2、学生的障碍：带电粒子在磁场中的运动比较抽象，要求学生有较强的空间思维能力和处理力与运动关系的能力。

【教学目标】（一）知识与技能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的方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

3、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，知道它们与哪些因素有关。

4、了解回旋加速器的工作原理。

（二）过程与方法通过带电粒子在匀强磁场中的受力分析，灵活解决有关磁场的问题。

（三）情感、态度与价值观通过本节知识的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的创新与应用历程。

【重点难点】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式【教学难点】质谱仪和质谱仪工作原理的理解和应用【教法学法】：应用实验教学、多媒体展示等教学手段。

注重探究性、主导性、交互性。

1.教学方法：以启发式教学为指导思想。

采用提出问题→实例探究→理论推证→总结规律→初步应用教学思路。

注重问题引导、讲练结合。

2.学习方法：结合本节课的实际情况，让学生经历科学探究过程，自主学习、合作探究相结合。

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动一、教材分析物理课程标准：理解洛伦兹力提供向心力，带电粒子做匀速圆周运动的相关特点及其应用。

教材内容及体系安排：带电粒子的运动是电学中比较难的点，是将电磁学、力学知识融为一体的内容。

学生的物理模型建立较弱，本节是要帮学生建立相关的模型特点。

让学生能够清楚知道带电粒子的运动情况、以及相关的特点。

二、学情分析授课学生对象：高二年级的学生。

知识储备：理解洛伦兹力方向判断、大小的计算。

能力基础：知识的把握能力较弱，不会用相应的物理概率解决问题。

学习缺乏主动性。

思维方式：储备相应的基本技能知识，但是没有形成系统的规律和方法。

对问题处理能力较弱。

三、教学目标与核心素养物理观念∶能用洛伦兹力分析匀速圆周运动的相关特点。

科学思维∶学会掌握运动电荷在磁场中匀速圆周运动轨迹绘制方式，梳理求半径的方式方法。

科学探究：通过对射线在密室中的运动轨迹分析，提升学生基于经验事实建构物理建构模型的能力科学态度与责任∶分析解决问题的过程中，培养学生严谨、实事求是的科学态度，引导学生注重对生活中的相关应用。

培养学生科学发展，促进学生科学责任的形成。

四、教学重难点教学重点：运动电荷在磁场做圆周运动的半径、运动时间的解法。

教学难点：运动电荷在磁场中运动轨迹的绘制，利用方式方法对圆心的寻找。

五、教法学法教法：讲授法、实验探究法学法：自主探究法、讨论交流法、六、教学准备多媒体课件、圆规、直尺等实验器材七、教学过程1、温故知新、复习导入课堂一、洛伦兹力：运动电荷（正负电荷）在磁场中受到的力二、洛伦兹力的方向、大小三、洛伦兹力洛伦兹力的特点1.运动电荷在磁场中可能不受到洛伦兹力（v与B平行时）2.运动电荷的方向v与B组成的平面垂直F=qvB3.洛伦兹力只改变运动电荷的速度方向，不改变运动电荷的速度大小4、洛伦兹力永不做功新课教学1：列举生活中常见的粒子带电的基本粒子:电子，质子，α粒子，正负离子带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃新课教学2：带电粒子在匀强磁场、电场中的运动探究1：带电粒子在匀强电场中的运动（平行时）带电粒子做匀加速直线运动探究1：带电粒子在匀强磁场中的运动（平行时）带电粒子做匀速直线运动探究2：带电粒子在偏转电场中做类平抛运动带电粒子在偏转电场中类平抛运动带电粒子在偏转磁场中的运动？新课教学3：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力的特点：洛伦兹力对带电粒子不做功，不改变带电粒子的速度大小，只改变速度的方向。

《带电粒子在匀强磁场中的运动》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《带电粒子在匀强磁场中的运动》。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析本节课是高中物理选修 3-1 第三章《磁场》中的重要内容。

在此之前，学生已经学习了电场的相关知识，对带电粒子在电场中的运动有了一定的了解，为本节课的学习奠定了基础。

同时，本节课的知识也是后续学习电磁感应、质谱仪、回旋加速器等内容的重要铺垫。

教材从实验入手，通过观察带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹，引导学生分析带电粒子的受力情况和运动规律，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑思维能力。

二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了牛顿运动定律、圆周运动的相关知识，具备了一定的分析问题和解决问题的能力。

但是，对于带电粒子在磁场中的运动，学生缺乏直观的认识，需要通过实验和理论分析来帮助他们理解。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件和规律。

（2）掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能进行简单的计算。

（3）了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。

2、过程与方法目标（1）通过实验观察和理论分析，培养学生的观察能力、分析能力和逻辑思维能力。

（2）通过推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，培养学生的数学应用能力和推理能力。

3、情感态度与价值观目标（1）通过对质谱仪和回旋加速器的了解，激发学生对科学技术的兴趣和探索精神。

（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。

四、教学重难点1、教学重点（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件和规律。

（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式。

（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的受力分析和运动轨迹的确定。

（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式的推导。

1.单元（或主题）教学设计说明本节课的内容是高考的热点之一，不仅要求学生有很强的分析力和运动关系的能力，还要求学生有一定的平面几何的知识，在教学中要多给学生思考的时间。

2.单元（或主题）学习目标与重点难点带电粒子在匀强磁场中的受力分析及运动径迹:从受力情况到轨迹圆心的确定，半径的确定和运动时间的确定。

3.单元（或主题）整体教学思路（教学结构图）是本章最后一节课，强调洛伦兹力的应用。

从洛伦兹力提供向心力着手，本节教材的内容属于洛仑兹力知识的应用，采用先实验1.教学内容分析本节课的内容是高考的热点之一，前面是运动电荷在磁场中受力，然后这节作为最后一节，介绍了洛伦兹力的应用。

2.学习者分析前面学生已经对洛伦兹力有比较好的掌握，会分析洛伦兹力方向，能够判断粒子偏转情况，对于洛伦兹力在科技生活中的应用已有了解。

但是本节内容，需要同学们判断很多的临界情况，需要有比较好的几何画图思想，容易出现问题，考验学习迁移能力。

3.学习目标确定准确判断洛伦兹力的方向，粒子在磁场中的偏转情况，根据题目要求，判断临界情况，能够画好图，标好角度，正确计算圆周运动的半径和运动时间。

4.学习重点难点重点：带电粒子在磁场中的运动难点：临界情况的运动轨迹和相关计算5.学习评价设计鼓励学生讨论，自己画图，按照步骤，建立逻辑体系，在每一步骤上都给予学上及时的指导。

6.学习活动设计教师活动学生活动环节一：（洛伦兹力演示仪介绍）教师活动1提问：（1）什么是洛伦兹力？（2）带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？（3）带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场时会做什么运动呢？介绍洛伦兹力演示仪。

如图所示。

引导学生预测电子束的运动情况。

学生活动1（1）不加磁场时，电子束的径迹；（2）加垂直纸面向外的磁场时，电子束的径迹；（3）保持出射电子的速度不变，增大或减小磁感应强度，电子束的径迹；（4）保持磁感应强度不变，增大或减小出射电子的速度，电子束的径迹。

活动意图说明：教师演示，学生观察实验，验证自己的预测是否正确。

《带电粒子在匀强磁场中的运动》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是“带电粒子在匀强磁场中的运动”。

下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。

一、教材分析“带电粒子在匀强磁场中的运动”是高中物理选修 3-1 第三章第六节的内容。

这部分内容既是前面所学的电场、磁场知识的综合应用，也是后续学习电磁感应、交流电等知识的基础。

教材在编写上，首先通过实验引入带电粒子在匀强磁场中的运动现象，然后从理论上进行分析，得出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的规律，并推导了半径和周期的表达式。

教材这样的安排，符合学生的认知规律，有助于学生理解和掌握新知识。

二、学情分析学生已经掌握了电场和磁场的基本概念和规律，具备了一定的分析和解决问题的能力。

但是，对于带电粒子在磁场中的运动，学生的感性认识较少，抽象思维能力还有待提高。

因此，在教学中要注重引导学生观察实验现象，通过分析和推理，逐步建立起物理模型。

三、教学目标1、知识与技能目标（1）理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件和规律。

（2）会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，并能进行简单的计算。

（3）了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。

2、过程与方法目标（1）通过实验观察和理论分析，培养学生的观察能力、分析综合能力和逻辑推理能力。

（2）通过对带电粒子在匀强磁场中运动的分析，培养学生构建物理模型的能力。

3、情感态度与价值观目标（1）通过对质谱仪和回旋加速器等科学仪器的介绍，激发学生的学习兴趣和科学探究精神。

（2）通过对物理规律的学习，培养学生实事求是的科学态度和严谨的治学精神。

四、教学重难点1、教学重点（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件和规律。

（2）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式的推导和应用。

2、教学难点（1）带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的圆心、半径和运动轨迹的确定。

3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動一、教材分析本節課的內容是高考的熱點之一，不僅要求學生有很強的分析力和運動關係的能力，還要求學生有一定的平面幾何的知識，在教學中要多給學生思考的時間二、教學目標（一）知識與技能1、理解洛倫茲力對粒子不做功。

2、理解帶電粒子的初速度方向與磁感應強度的方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動。

3、會推導帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑、週期公式，知道它們與哪些因素有關。

4、瞭解迴旋加速器的工作原理。

（二）過程與方法通過帶電粒子在勻強磁場中的受力分析，靈活解決有關磁場的問題。

（三）情感、態度與價值觀通過本節知識的學習，充分瞭解科技的巨大威力，體會科技的創新與應用歷程。

三、教學重點難點教學重點帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡教學難點帶電粒子在勻強磁場中的受力分析及運動徑跡四、學情分析本節教材的內容屬於洛侖茲力知識的應用，採用先實驗探究，再理論分析與推導的方法。

先實驗觀察再理論論證比較符合一般學生的認知過程，也可降低學習的難度。

五、教學方法實驗觀察法、講述法、分析推理法六、課前準備1、學生的準備：認真預習課本及學案內容2、教師的準備：洛倫茲力演示儀、電源、多媒體課件製作，課前預習學案，課內探究學案，課後延伸拓展學案七、課時安排：1課時八、教學過程（一）預習檢查、總結疑惑（二）情景引入、展示目標提問：（1）什麼是洛倫茲力？（2）帶電粒子在磁場中是否一定受洛倫茲力？（3）帶電粒子垂直磁場方向進入勻強磁場時會做什麼運動呢？（三）合作探究、精講點播1、帶電粒子在勻強磁場中的運動介紹洛倫茲力演示儀。

如圖所示。

引導學生預測電子束的運動情況。

（1）不加磁場時，電子束的徑跡；（2）加垂直紙面向外的磁場時，電子束的徑跡；（3）保持出射電子的速度不變，增大或減小磁感應強度，電子束的徑跡；（4）保持磁感應強度不變，增大或減小出射電子的速度，電子束的徑跡。

教師演示，學生觀察實驗，驗證自己的預測是否正確。

高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动教案知识与能力目标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？由 得 可知速度越大，r 越大。

带电粒子做匀速圆周运动的解题步骤与方法
解题思路：一找圆心，二定半径，三求时间。

一、找圆心
提供向心力，始终与垂直且沿半径指向圆心，只要能画出带电粒子轨迹上任意两点的的作用线，其延长线的交点即为圆心。

1．已知入射方向和出射方向 2．已知入射方向和出射点
二、半径的确定和计算
1. 公式法：,得到
2. 几何法：一般运用几何知识，
常用三角函数关系、三角形知识（如正弦定
理、余弦定理）等来求解。

三、时间的确定
1. 关键在于找出圆弧对应的圆心角，再利用时间公式求解。

粒子在匀强磁场中运行一周的时间
为，当粒子通过的圆弧所对应的圆心角
为时，其运动的时间（——角度制）或（——弧度制）。

2. 弄清楚圆心角、弦切角和偏向角之间的关系
（1）．粒子速度的偏向角等于回
旋角（圆心角），并等于弦与切线的夹角（弦切角）的2倍，即。

（2）．相对的弦切角相等，与
相邻的弦切角互补，即。

1。

§3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动编制：使用时间：班级：姓名：【学习目标】1.知道带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

（重点）2.掌握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及应用。

（重点、难点）3.了解质谱仪的工作原理。

【课前预习】1.带电粒子在匀强磁场中的运动（1）带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做运动。

T r _ （2）带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做运动，运动的轨道平面与磁场方向轨道半径公式：，周期公式：。

2.质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的和分析的重要工具。

【复习导入】1.做匀速圆周运动的物体受力有什么特点？满足什么规律？2.什么是洛伦兹力？大小如何求解？方向如何确定？【问题导学】带电粒子在匀强磁场中的运动规律问题1 带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场，它将做什么运动？为什么？提示：物体的运动由什么决定？问题2 带电粒子平行磁场方向进入匀强磁场，它将做什么运动？【实验验证】洛伦兹力演示仪1.仪器介绍（课本99 页）2.演示实验演示1 给励磁线圈通电，在玻璃泡中产生匀强磁场，打开电子枪，让电子束平行进入匀强磁场。

现象：结论：演示2 转动玻璃泡，让电子束垂直进入匀强磁场。

现象：结论：演示3 电子垂直进入，保持初速度不变，调节励磁线圈中的电流，增强磁场。

现象：演示4 电子垂直进入，保持磁场不变，调节电子枪的加速电压，增大速度。

现象：【理论探究】问题3 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-q(q m T B v r 0)[例1]如图，匀强磁场磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，一带电粒子质量为，电荷量为，以速度垂直进入磁场。

求：带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径和周期。

规律总结：1.半径公式：2.周期公式：练习1 两个粒子带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而做匀速圆周运动，则（）A. 若速率相等，则半径相等B. 若速率相等，则周期相等C. 若的乘积相等，则半径相等m、vD. 若动能相等，则周期相等原理图：设计思路：【小结】练习 2 如图，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。

带电粒子在匀强电场中的运动一、课题《带电粒子在匀强电场中的运动》──人民教育出版社课标教材《选修3－1》，第一章第9节二、教材内容和学情分析教材内容1．《带电粒子在电场中的运动》是高二学习了基础教材电场、电势差、电场力做功与电势能等内容之后再学习的拓展内容。

2．通过本章节的学习，进一步理解力与运动、功与能的关系。

把电场概念与运动学、力学联系起来，学习运用运动的合成与分解、牛顿定律、动能定理解题，提高分析问题的能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。

3．在高考中，是重点内容，属于Ⅱ级要求。

这一节主要研究带电粒子在静电场中的运动问题，是对电场强度和电势分别描述电场的力的性质和能的性质的综合应用。

近几年高考中对带电粒子在电场中的运动考察频率较高，尤其是在与力学知识的综合中巧妙的把电场，牛顿定律，功能关系等相联系命题。

这样能较好的检测考生的综合应用能力，电学知识解决实际问题的能力。

学情分析思维基础：平时教学中，注重“模型分析－猜想－实验验证－上升理论”模式的教学，学生已习惯于这种科学探究的学习模式。

心理特点：学生在强烈兴趣（实验引入）的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。

已有知识：学生熟悉自由落体运动规律；理解粒子在电场中的受力特征和功能关系。

另由于本校学生的基础比较差，学习有一定难度，所以用匀强电场为例来讲解带电粒子在电场中的加速和偏转，且只选粒子初速度方向与电场方向平行和垂直两种情况。

三、三维目标知识与能力1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析和解决加速和偏转方面的问题。

2、知道示波管的基本原理。

3、让学生动脑（思考）、动笔（推导）、动手（实验）、动口（讨论）、动眼（观察）、动耳（倾听），培养学生的多元智能。

过程与方法1、通过复习自由落体运动规律，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。

2、通过由浅入深、层层推进的探究活动，让学生逐步了解示波管的基本原理。