带电粒子在磁场中的运动 质谱仪

高中物理新课程教学设计案例 浙江省苍南县矾山高级中学 高义 【课 　题】带电粒子在磁场中的运动　质谱仪（二课时） 【教材分析】本节教材既联系了高一的匀速圆周运动内容，又承接前面带电粒子在磁场中所受洛伦兹力的内容，并且在高三复习课上复合场中带电粒子的受力分析问题求解，也需要本节知识的铺垫 【学生分析】总体上分析：学生已经学习了匀速圆周运动内容，能够计算关于圆周运动向心力、半径、周期等问题，在本章前面部分，业已学习过运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力的大小计算、方向判定。 具体分析：我任教的是本校的普通班，基础掌握参差不齐，学生分析问题解决问题的能力还不是很全面，本节中命题求解的思路对于学生来说是需要重点加强掌握的。 【任务分析】洛伦兹力的特点总结 力与运动关系 圆周运动的向心力 由洛伦兹力提供向心力的运动，在什么情况下出现　　带电粒子做圆周运动时的向心力、半径、周期 带电粒子以几种特殊方向飞入磁场可能的运动状态 磁场有没有形状、边界？ 如果存在有形状和边界的磁场，带电粒子在里面的运动又会有什么特殊情况 质谱仪原理 有界磁场中带电粒子穿越磁场时飞出的速度偏转角及偏转位移的计算 速度选择器原理　混合场下的动态平衡 力学中的平衡问题分类：静态平衡与动态平衡 磁流体发电机原理 学习物理基本原理，最终目的是为了应用到科学与生活实践中 【教学目标】 1、知识与技能：①理解运动电荷垂直磁感线飞入磁场中的轨迹是圆周，运动状态是匀速圆周运动 　 ②会分析运动电荷在磁场中的受力情况，并掌握其运动半径和周期的公式推导及应用 ③了解质谱仪原理，并能举一反三理解速度选择器，磁流体发电机等新科技应用的原理 ④运动电荷穿越有界磁场后的速度偏转角、位移偏转量的分析与计算 2、过程与方法：①能从洛伦兹力提供向心力开始推导出带电粒子做圆周运动的半径及周期 ②能够根据运动电荷在穿越有界磁场后的速度偏转角与转过的圆心角的关系求解位移偏转量及运动时间 ③掌握在混合场中分析受力与运动状态的方法 3、情感态度价值观：①理解物理的基本原理，其应用的最终目的是科学与生活实践 ②新科技的发展有赖于物理学的发展与应用 【重点难点】①运动电荷半径及周期的计算公式推导以及应用 ②穿过磁场的运动电荷偏转位移及偏转角的分析 ③混合场作用下的平衡条件分析、运动状态分析 ④质谱仪原理分析 【设计思想】以生为本，从学生手中有的同步作业本出发，设问及例题设计环环相扣同步作业本中对课本内容升华的部分，同时又不失学科基础的落实，力争使普通班的学生也能够很好的理解与吸引本节内容 【教学过程】 第一课时： 1、 新课引入 回顾洛伦兹力的特点：方向总是与速度方向垂直 引导学生回忆具有这样特点的力作用在运动物体上时，只改变速度方向不改变速度大小 设问一：这样的力作用在物体身上，能否改变物体运动的动量？动能呢？ 引导学生讲出前面所学知识中的类似知识点：匀速圆周运动中的向心力 新课引导语：这一节课我们主要学习在具有这样特点的洛伦兹力作用下，究竟运动电荷的运动状态会发生怎样的变化，其是否有规律可寻。 2、 新课讲授 步骤一： 实验演示：洛伦兹力演示仪 实验简析：阴极射线管CRT发出的电子射线带负电，在不受外力作用情况下直线向前（演示步骤一） 当我们打开电磁铁上的开关，给运动空间加上某一方向的磁场时（不告诉学生确切的方向），让学生观察现象并总结：射线沿圆周曲线运动 步骤二： 几种特殊情况举例让学生分析：在匀强磁场作用下 ①带电粒子沿磁场方向飞入 ②带电粒子沿磁场反方向飞入 ③带电粒子沿垂直磁场方向飞入 引导学生分析出在①②情况下带电粒子所受洛伦兹力为零 ③先让学生分析带电粒子可能受的力，然后引导学生计算并 ... ...