高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计

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带电粒子在匀强磁场中的运动教案

带电粒子在匀强磁场中的运动教案教案：带电粒子在匀强磁场中的运动教学目标：1.理解带电粒子在匀强磁场中的受力情况；2.掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律；3.通过实验观察和计算验证带电粒子在匀强磁场中运动规律。

教学内容：1.匀强磁场对带电粒子的受力情况；2.带电粒子在匀强磁场中的运动规律；3.实验观察和计算验证带电粒子在匀强磁场中运动规律。

教学步骤：步骤一：导入新知识1.引导学生回顾带电粒子在电场中的受力情况和运动规律。

2.提问：带电粒子在磁场中会受到什么力的作用？步骤二：讲解磁场对带电粒子的受力情况1.讲解磁场对带电粒子的受力情况，包括洛伦兹力的概念和公式。

2.引导学生思考：磁场对带电粒子的受力方向有什么规律？步骤三：讲解带电粒子在匀强磁场中的运动规律1.介绍带电粒子在匀强磁场中的运动规律，包括圆周运动和螺旋线运动。

2.解释圆周运动的原因和条件，引导学生推导出圆周运动的半径和周期与粒子的质量和电量以及磁场的强度有关的公式。

3.解释螺旋线运动的原因和条件，引导学生推导出螺旋线运动的公式。

步骤四：进行实验观察和计算验证1.准备实验装置：匀强磁场发生器、带电粒子源、探测仪器等。

2.让学生通过实验观察和记录带电粒子在匀强磁场中的运动情况。

3.引导学生利用实验数据计算带电粒子的电量和质量。

步骤五：总结归纳1.让学生总结匀强磁场中带电粒子的受力情况和运动规律。

2.提问：匀强磁场中的带电粒子运动方向与磁场方向有什么关系？教学重点：1.听懂和理解磁场对带电粒子的受力情况；2.掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律；3.进行实验观察和计算验证带电粒子在匀强磁场中运动规律。

教学拓展：1.通过实验让学生观察带电粒子在匀强磁场中的运动情况，并计算出带电粒子的电量和质量；2.引导学生讨论带电粒子在其他磁场中的受力情况和运动规律；3.提供额外的实验题目，让学生练习带电粒子在匀强磁场中的运动相关问题。

教学反思：本节课通过讲解和实验相结合的方式，旨在让学生理解和掌握带电粒子在匀强磁场中的受力情况和运动规律。

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计

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教学设计人教课标版(优秀教案)

第节带电粒子在匀强磁场中的运动教学步骤回答：平抛和匀速圆周运动．在此学生很有可能根据带电粒子进入匀强电场做平抛运动的经验，误认为带电粒子垂直进入匀强磁场也做平抛运动．在这里不管学生回答正确与错误，都应马上追问：为什么？引导学生思考，自己得出正确答案．．介绍并观察演示实验：带电粒子在磁场中的运动──洛仑兹力演示仪．和匀强磁场中，它们将做什么运动？（如图所示）提出问题：引发学生思考，为后面的教学抛砖引玉导入新课．复习提问：如图所示，当带电粒子以速度分别垂直进入匀强电场新课教学．带电粒子垂直进入匀强磁场的轨迹（板书）提问：①洛在什么平面内？它与的方位关系怎样？② 洛对运动电荷是否做功？③洛对运动电荷的运动起何作用？④带电粒子在磁场中的运动具有什么特点？结论：（板书）①带电粒子垂直进入匀强磁场，其初速度与磁场垂直，根据左手定则，其受洛仑兹力的方向也跟磁场方向垂直，并与初速度方向都在同一垂直磁场的平面内，所以粒子只能在该平面内运动．②洛仑兹力总是跟带电粒子的运动方向垂直，它只改变粒子运动的方向，不改变粒子速度的大小，所以粒子在磁场中运动的速率是恒定的，这时洛仑兹力的大小也是恒定的．③洛仑兹力对运动粒子不做功．④洛仑兹力对运动粒子起着向心力的作用，因此粒子的运动一定是匀速圆周运动．．带电粒子在磁场中运动的轨道半径提问：①带电粒子做匀速圆周运动时，什么力作为向心力？心洛（）②做匀速圆周运动的物体所受的向心力心与物体质量、速度和半径的关系如何？心／（）进而由学生自己推出讨论：①粒子运动轨道半径与哪些因素有关，关系如何？②质量不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的动量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？③速度相同，荷质比不同的带电粒子垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系如何？④在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，哪个运动速度大？通过学生的回答，展开讨论，让同学自己得出正确的答案，强化上节所学知识── 洛仑兹力产生条件，洛仑兹力大小、方向的计算和判断方法．通过讨论对刚才的结论有更深的认识粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为 2mu / qB 2故到的距离为： 2mu / qB 2教师讲解：和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，∝ m ，而且这些个q量中，、、可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量电荷的荷质比。

1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动(教学设计)高二物理(人教版2019选择性必修第二册)

1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。

如果在磁场中发射一束带电粒子，判断下图中带电粒子（电量q，重力不计）所受洛伦兹力的大小和方向。

运动形式：带电粒子平行射入匀强磁场----匀速直线运动。

带电粒子垂直射入匀强磁场----带电粒子将会做什么运动？（一）带电粒子的受力分析一个质量为 1.67×10-27kg、电荷量为1.6×10-19C 的带电粒子，以5×105m/s 的初速度沿与磁场垂直的方向射入磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场。

求出粒子所受的重力和洛伦兹力的大小之比。

粒子所受的重力G ＝ mg ＝ 1.67×10-27×9.8 N ＝ 1.64×10-26 N 所受的洛伦兹力F ＝ qvB ＝ 1.6×10-19×5×105×0.2 N ＝ 1.6×10-14 N 重力与洛伦兹力之比1214261003.1106.11064.1---⨯=⨯⨯=N N F G你有什么启发？带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力远大于重力，重力作用的影响可以忽略。

（二）探究带电粒子在磁场中运动轨迹洛伦兹力的方向始终与运动方向垂直，所以带电粒子在运动过程中速度大小如何变化，运动轨迹如何？洛伦兹力只改变速度方向不改变速度大小洛伦兹力始终与速度方向垂直电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动。

如何用实验验证这一结论？（三）实验验证介绍实验器材：演示实验（一）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径因带电粒子只受洛伦兹力下做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：由Rvm qvB2=得qBm v r=规律：1.当电子束出射速度不变，磁感应强度变大时，这个圆的半径变小；2.当磁感应强度不变，电子束出射速度变大时，这个圆的半径变大。

（二）带电粒子在磁场中做圆周运动的周期你能根据以前所学的知识，推导一下带电粒子在匀强磁场做圆周运动的周期规律吗？（一）数学知识准备（二）圆心的确定情景一：如图，若已知入射点P、出射点M及其两点的速度方向，如何确定带电粒子运动轨迹圆心？【思路点拨】作入射速度出射速度的垂线，两垂线交点就是圆弧轨道的圆心。

高二物理《带电粒子在磁场中的运动》教学设计

高二物理《带电粒子在磁场中的运动》教学设计教学目标一、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．二、能力目标：在培养学生能力方面，通过引导学生由洛仑兹力对运动电荷的作用力的分析，逐步得出带电粒子在磁场中的运动规律，以及通过让学生推导半径公式、周期公式等教学过程，培养学生的迁移能力，体会如何用已学知识来探讨研究新问题。

三、德育目标：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．重难点分析1.分析运动电荷在匀强磁场中作匀速圆周运动时，要抓住几个关键：一是洛伦兹力的特点：洛伦兹力在方向上的特点是既垂直于磁场又垂直于速度；在本节中只讨论速度方向和磁场方向垂直的情况，这些要让学生建立一个空间的情景。

由于高中力学的学习一般的物理量都在同一平面上，因此取电荷的运动速度与洛伦兹力所决定的平面，磁场与这个平面垂直。

洛伦兹力在大小上的特点是决定于Bqv 。

B 、q 一定时，仅决定于速度。

由于洛伦兹力总是与速度垂直，因此洛伦兹力在功能上的特点是不做功，因此运动电荷的速率不变，这样洛伦兹力就是一个大小不变，方向总是改变（又总是与速度垂直）的力。

第二是物体受到切向力作用时，会改变速度的大小，受到法向力作用时，会改变运动的方向，如果只受到大小一定的法向力，具有切线速度的物体有条件做匀速圆周运动。

运动电荷在磁场中所受到的洛伦兹力就是法向力，因此运动电荷垂直于磁场方向射入磁场时，只能做匀速圆周运动。

2.由Bqv ＝m v r 2得出r ＝m v Bq 和T ＝2πm Bq 后，可以做一下定性的分析。

v 、m 一定时，B 、q 增大会使向心力增大，向心加速度增大，使得半径r 减小。

v 、B 、q 一定时，m 减小会使向心加速度增大，使得半径r 增大。

高中物理_带电粒子在匀强磁场中的运动教学设计学情分析教材分析课后反思

§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。

（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：_______=r ，周期公式：_______=T 。

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

求：带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径r 和周期T 。

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v m 、的乘积相等，则半径相等D. 若动能相等，则周期相等练习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）。

《带电粒子在匀强磁场中的运动》教案

一、教学目标1. 让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动规律，理解洛伦兹力对带电粒子运动的影响。

2. 能够运用所学知识解决实际问题，提高学生的动手能力和创新能力。

3. 培养学生的团队合作精神，提高学生的科学素养。

二、教学重点与难点1. 教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动规律，洛伦兹力的计算。

2. 教学难点：带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径计算，洛伦兹力方向的确定。

三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生主动探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律。

2. 利用多媒体动画演示，帮助学生直观理解带电粒子在磁场中的运动情况。

3. 结合实际例子，让学生学会运用所学知识解决实际问题。

四、教学准备1. 多媒体教学设备。

2. 带电粒子在匀强磁场中运动的动画演示素材。

3. 相关实际问题的案例资料。

五、教学过程1. 导入：以一个简单的实际问题引入，如电子在磁场中的运动情况，激发学生的兴趣。

2. 探究带电粒子在匀强磁场中的运动规律：引导学生通过观察动画演示，分析带电粒子在磁场中的运动情况，总结运动规律。

3. 讲解洛伦兹力的计算：结合运动学公式，讲解洛伦兹力的计算方法，并进行示例计算。

4. 应用拓展：给出一些实际问题，让学生运用所学知识解决，如粒子加速器中的粒子运动问题。

5. 总结：对本节课的主要内容进行总结，强调重点知识点。

6. 作业布置：布置一些有关带电粒子在匀强磁场中运动的练习题，巩固所学知识。

六、教学评价1. 课堂讲解：评价学生对带电粒子在匀强磁场中运动规律的理解程度，以及对洛伦兹力计算的掌握情况。

2. 作业练习：通过学生完成的练习题，评估学生对课堂所学知识的掌握程度。

3. 小组讨论：评价学生在团队合作中的表现，以及创新能力和解决问题能力。

七、教学反思1. 针对学生的反馈，调整教学方法和策略，以提高教学效果。

2. 针对学生的掌握情况，适当增加练习题的难度，提高学生的应用能力。

3. 注重培养学生的团队合作精神，提高学生的科学素养。

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3.6、带电粒子在匀强磁场中的运动（第1课时）
一、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，并会用它们解答有关问题. 知道质谱仪的工作原理。

（二）过程与方法
通过综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在复合场（电
场、磁场）中的问题.培养学生的分析推理能力.
（三）情感态度与价值观
通过对本节的学习，充分了解科技的巨大威力，体会科技的
创新历程。

二、重点与难点：
重点：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，并能用来分析有关问题.
难点：1.粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动.
2.综合运用力学知识、电磁学知识解决带电粒子在
复合场中的问题.
三、教具：洛伦兹力演示仪、电源、多媒体等
四、教学过程：
（一）复习引入
［问题1］什么是洛伦兹力？［磁场对运动电荷的作用力］
［问题2］洛伦兹力的大小和方向如何确定？［大小：F=qvB sinθ
方向：左手定则］
［问题3］带电粒子在磁场中是否一定受洛伦兹力？［不一定，洛伦兹力的计算公式为F=qvB sinθ，θ为电荷运动方向与磁场方向的夹角，当θ=90°时，F=qvB;当θ=0°时，F=0.］
带电粒子进入匀强磁场时到底会做什么运动呢？今天我们来学习——带电粒子在匀强磁场中的运动
（二）新课讲解---第六节、带电粒子在匀强磁场中的运动
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
问题1：带电粒子平行射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）
匀速直线运动
问题2：带电粒子垂直射入匀强磁场的运动状态？（重力不计）（1）当v⊥B 时，洛伦兹力的方向与速度方向的关系?
（2）带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，粒子的速率变化么？
（3）洛伦兹力如何变化？
（4）从上面的分析，你认为垂直于匀强磁场方向射入的带电粒子，在匀强磁场中的运动状态如何？
实验：洛伦兹力演示仪
（1）构造:
①电子枪：射出电子
②加速电场：作用是改变电子束出射的速度.
③励磁线圈：作用是能在两线圈之间产生平行于两线圈中心的连线的匀强磁场.
（2）实验演示
a、不加磁场时观察电子束的径迹.
b、给励磁线圈通电，观察电子束的径迹.
c、保持初射电子的速度不变，改变磁感应强度，观察电子束径迹的变化.
d、保持磁感应强度不变，改变出射电子的速度，观察电子束径迹的变化.
（3）实验结论
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磁感应强度不变，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，磁感应强度增大，轨道半径减小。

理论分析
因为：洛仑兹力总与速度方向垂直.
所以：洛仑兹力不改变速度大小，
洛仑兹力的大小也就不变.
结论：带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。

由洛仑兹力提供向心力。

【注意】带电粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供。

通过“思考与讨论”，使学生理解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，的轨道半径r和周期T与粒子所带电量、质量、粒子的速
度、磁感应强度有什么关系。

［出示投影］
一带电量为q ，质量为m ,速度为v 的带电粒子垂直进入磁感应
强度为B 的匀强磁场中，其半径r 和周期T 为多大？
［问题1］什么力给带电粒子做圆周运动提供向心力？［洛伦兹力给
带电粒子做圆周运动提供向心力］
［问题2］向心力的计算公式是什么？［F =mv 2/r ］
［教师推导］粒子做匀速圆周运动所需的向心力F =m r
v 2是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以 qvB =mv 2/ r 由此得出r =qB
m v T =qB m v r ππ22=可得T =qB
m π2 （2）、轨道半径和周期
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径及周期公式.
1、轨道半径r =
qB m v 2、周期T =2πm/ qB
【说明】：
（1）轨道半径和粒子的运动速率成正比.
（2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期跟轨道半径和运
动速率无关.
例1、（见PPT 课件）
［出示投影课本例题］
例2、如图所示，一质量为m ，电荷量为q 的粒子
从容器A 下方小孔S 1飘入电势差为U 的加速电场，然后让粒子垂直进
入磁感应强度为B 的磁场中，最后打到底片D 上.
(1)粒子进入磁场时的速率。

(2)求粒子在磁场中运动的轨道半径。

解：（1）粒子在S 1区做初速度为零的匀加速直线运动.由动能定理知，
粒子在电场中得到的动能等于电场对它所做的功，即 qu mv =22
1
由此可得v =m qu /2.
（2）粒子做匀速圆周运动所需的向心力是由粒子所受的洛伦兹力提
供，即 r v m qvB 2= 所以粒子的轨道半径为 r =mv/qB =2/2qB mu
［教师讲解］r 和进入磁场的速度无关，进入同一磁场时，r ∝q m ，而且这些个量中，u 、B 、r 可以直接测量，那么，我们可以用装置来测量比荷或算出质量。

例题给我们展示的是一种十分精密的仪器------质谱仪
质谱仪是一种十分精密的仪器，是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具.---
例题3、如图所示为质谱仪的原理示意图，电荷量为q 、质量为m 的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U 的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E 、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G 点垂直MN 进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN 为边
界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为l．带电粒子的重力
可忽略不计．求：
（1）粒子从加速电场射出时速度v的大小．
（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1
的大小和方向．
（3）偏转磁场的磁感应强度B2的大小．
（三）对本节要点做简要小结.
（四）课后作业：
完成“问题与练习”1、2、3作业。