1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 （表格式） -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第3节 带电粒子在匀强磁场中的运动（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第3节 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学 目标 物理观念 理解洛伦兹力的特点，掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律，建立电磁相互作用观念。 科学思维 能运用左手定则判断洛伦兹力方向，掌握带电粒子做匀速圆周运动的分析方法，培养模型建构与推理论证能力。 科学探究 能通过实验或模拟观察带电粒子在磁场中的偏转现象，探究轨道半径、周期与磁感应强度、粒子速度的关系。 科学态度 与责任 体会自然现象的规律性，感受物理学在科技中的应用（如质谱仪、回旋加速器等），激发探索微观世界的兴趣。 教学 重难点 1.掌握带电粒子垂直进入匀强磁场时的运动规律———匀速圆周运动。 2.能推导轨道半径和运动周期的公式，并解释相关现象。 3.学会处理带电粒子在有边界匀强磁场中的运动类问题。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 学生观察并思考现象背后的物理原理 教师：展示极光图片或视频，提问：“美丽的极光是如何产生的？”引导学生思考地球磁场对带电粒子的作用。 教师：总结极光成因———来自太阳的带电粒子在地球磁场中偏转，进入大气层发光。引出本节课主题：带电粒子在磁场中的运动。 学生讨论并回答问题 新课讲授 带电粒子在匀强磁场中的运动 提出问题：若带电粒子垂直进入匀强磁场，受到哪几个力？它将做什么运动？ 答：洛伦兹力和重力，由于洛伦兹力和重力相比，重力很小，可忽略不计。它将做曲线运动圆周运动匀速圆周运动。 教师展示洛伦兹力演示仪实验视频，学生观察实验现象并思考以下问题： 1、电子束偏转方向与什么因素有关？ 2、磁场强弱如何影响偏转程度？ 3、带电粒子的运动方向与磁场方向平行：做什么运动？ 4、带电粒子的运动方向与磁场方向垂直：粒子做什么运动？ 5、带电粒子的运动方向与磁场方向成θ角：粒子在垂直于磁场方向作什么运动？ 师生互动： 观察到的实验现象： (1)不加磁场时，观察到电子束的径迹是直线． (2)加上匀强磁场时，让电子束垂直射入磁场，观察到的电子径迹是圆周． (3)保持电子的出射速度不变，改变磁场的磁感应强度，发现磁感应强度变大，圆形径迹的半径变小． (4)保持磁场的磁感应强度不变，改变电子的出射速度，发现电子的出射速度越大，圆形径迹的半径越大． 结论： (1)当带电粒子以速度v平行于磁场方向进入匀强磁场后，粒子所受洛伦兹力为零，所以粒子将以速度v做匀速直线运动． (2)当带电粒子以一定的速度垂直进入磁场时做圆周运动，且圆周运动的半径与磁场的强弱及粒子的入射速度有关． 教师： 提出问题：当v⊥B时，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，哪个力提供向心力？周期与速度、半径什么关系？ 答：洛伦兹力提供向心力，如图所示： 引导学生分析： 洛伦兹力提供向心力： 得 推导运动周期公式：（与速度无关） 带电粒子在匀强磁场中的圆周运动，展示云室照片说明实际轨迹。 师生总结： （1）由公式r＝知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，其轨道半径跟运动速率成正比． （2）由公式T＝知，在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和运动速率均无关，而与比荷成反比． （3）强调周期与速度无关的特性在回旋加速器中的应用。 【例1】（多选）一个电子以一定速度进入匀强磁场，其运动轨迹可能是( ) A．直线 B.抛物线 C.圆弧 D.螺旋线 答案：ACD 【例2】一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一个匀强磁场，粒子后段轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可近似看成是圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减少(带电量不变).从图中情况可以确定（ ） A.粒子从a到b，带正电 B.粒子从b到a，带正电 C.粒子从a到b，带负电 D.粒子从b到a，带负电 答案：B 学生 ... ...