1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

高中物理选择性必修二 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 3.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。 新课教学：利用演示器观察带电粒子（电荷）的轨迹 实验演示器 带电粒子磁场中轨迹分析 实验演示器观察到的实验现象分析： 1.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。 2.磁场强度不变，粒子射入的速度增加，轨道半径也增大。 3. 粒子射入速度不变，磁场强度增大，轨道半径减小 新课教学4：带电粒子（电荷）在匀强磁场中的运动特点 匀速圆周运动的原因：由洛伦兹力提供向心力： 带电粒子电荷在匀强磁场中运动的轨道半径： 带电粒子电荷在匀强磁场中运动的周期： 带电粒子电荷在匀强磁场中运动的时间： 学以致用，扩展提升1 1.(多选)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行,一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的(　 　) A.轨道半径减小,速率减小 B.轨道半径增大,角速度减小 C.轨道半径增大,周期增大 D.轨道半径不变,速率不变 新课教学5：寻找运动粒子（电荷）做匀速圆周运动轨道半径 方法一：已知入射方向和出射方向, 与速度垂直的半径交点就是圆弧轨道的圆心。 方法二：已知入射方向和出射点的位置时，半径与弦中垂线的交点就是圆弧轨道的圆心V0 P M O V V P M O 图1 图2 新课教学6：径匀速圆周运动半径的计算 方法1:由物理方法求:半径 方法2:由几何方法求:一般由数学知识(勾股定理、三角函数等)计算来确定 新课教学7：匀速圆周运动粒子运动时间的计算 方法1:由圆心角求:T 方法2:由弧长求: 新课教学8：圆心角与偏向角、圆周角的关系 ①带电粒子射出磁场的速度方向与射入磁场的速度方向之间的夹角φ叫作偏向角,偏向角等于圆弧 对应的圆心角α,即α=φ,如图所示。 ②圆弧PM所对应圆心角α等于弦 与切线的夹角(弦切角)θ的2倍,即α=2θ, 学以致用，扩展提升2 例1.如图所示，一束电子（电荷量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中.穿过磁场时速度方向与电子原来射入方向的夹