人教版高中物理高三选修《带电粒子在电场中的运动》说课设计3套Word文档格式.docx

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主导与主体。

对半径和周期公式的推导，可让学生自己推导，使所学知识前后联系。

体现教师主导、学生主体的原则。

（二）教学手段

沿用了自制教具、洛仑兹力演示仪传统教学手段，又用了计算机、投影仪等现代化教学手段，两种教学手段并用，既激发了兴趣，又增大了课堂容量，又提高了课堂效率。

三、教学程序

（一）新课导入

通过演示三种轨迹，教师提出问题：

“为什么平行进入磁场的带电粒子作直线运动”、“为什么垂直进入磁场的带电粒子作圆周运动呢？

”为也是学生脑海中想问的问题，教师顺其自然导入新课。

（二）新课教学

①首先复习左手定则，利用自制教具帮助学生建立Ｂ、Ｖ、f洛三者空间方位，培养学生的空间想象能力。

引导学生得出“没有任何力，使粒子离开洛仑兹力和速度所决定的平面。

”从而建立粒子作平面运动，培养学生的推理能力。

②根据上节讲过的洛仑兹力的特点，“洛仑兹力永远与速度垂直，只改变Ｖ的方向，不改变Ｖ的大小”，建立起匀速圆周运动的模型。

③为巩固模型的建立，教师利用计算机动画模拟粒子匀速圆周运动，从而突破教学难点。

④复习向心力知识，结合上切讲过的洛仑兹力知识，指导学生自行推导半径和周期公式。

r=T=

⑤为巩固半径和周期公式，进行两组巩固性练习，由学生计算，待学生计算后，由教师进行计算机模拟，从而得出

电性的正负决定偏转方向.

rv

3>

T与r、v无关

（一）典型例题示范

本例既考查了半径与周期两个重点公式，又联系了电场知识，同时为下节讲“回旋加速器”作出了准备。

（四）反馈练习

（选自金榜练习册）根据学生底子差，由浅入深，循序渐进，确定练习内容

。

（五）归纳总结

强调带电粒子作匀速圆周需要两个必要条件：

匀强磁场2>

垂直进入。

掌握半径和周期公式，明确R〆V，T与R、V无关。

反馈练习

1、某带电粒子在匀强磁场中只受洛仑兹力作用，做匀速圆周运动。

A、洛仑兹力提供做圆周运动的向心力

B、洛仑兹力有可能改变粒子的动能。

C、洛仑兹力一定是变力。

D、粒子的动量保持不变。

2、有电子、质子（H）、氘（H）、氚（H），以同样的速度垂直射入一匀强磁场中，它们都做匀速圆周运动，则轨道半径最大的粒子是，周期最大的粒子是。

3、如图所示，速度相同的电子和

质子从缝o处射入匀强磁场中，磁

场方向垂直纸面向里，入射的方

向在纸面内并与cdoab垂直，图中

画出了四个圆弧（其中一个是电子轨迹，有一个是质子轨迹，oa和od的半径相同，ob和oc的半径相同，则电子的轨迹是：

A、oa；

B、ob；

C、oc；

D、od

4、如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，

束电子从孔a垂直于磁场射入容器中，其中

一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，

下述正确的是：

A、从两孔射出的电子速率之比vc:

vd=2:

1

B、从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比为tc:

td=1:

2;

C、从两孔射了的电子在容器中的运动时的加速度大小之比为ac:

ad=:

D、从两孔射了的电子在容器中的运动时的加速度大小之比为ac:

ad=2:

巩固性练习

1、B1＝T，m1＝10kg，q1＝＋0.03C，v1＝50m/s

求：

r1＝，T1＝。

2、B2＝T，m2＝10kg，q2＝＋0.03C，v2＝50m/s

r2＝，T2＝。

3、B3＝T，m3＝10kg，q3＝＋0.03C，v3＝50m/s

r3＝，T3＝。

典型例题

质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的结构如图所示。

离子源S产生质量为m，电量为q的正离子，离子产生出来时的速度很小，可以看成速度为零。

产生的离子经过电压U加速进入磁感强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动，到达记录它的照像底片上的P点，测得P点到入口入S1的距离为X。

试证明离子的质量为m=X2

《带电粒子在电场中的运动》说课教案

一、教学内容及学情分析：

本专题是高三物理教材拓展二第八讲《带电粒子在电场中的运动》，课标中是C级要求，是历年高考的重点内容。

在高二的基础型课程中，已经学习了电场的基本性质、电场强度、电势、电势差概念以及电场力做功等知识；

高一的基础型课程中，学习了动力学以及功能关系的知识，这些是探究带电粒子在电场中运动的基础知识。

本专题综合性强，理论分析要求高，带电粒子的加速是电场的能的性质的应用；

带电粒子的偏转则侧重于电场的力的性质，通过类比恒力作用下的曲线运动（平抛运动），理论上探究带电粒子在电场中偏转的规律。

专题既包含了电场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转化和守恒，有关类比和建模等科学方法的应用也比较典型。

此外，带电粒子在电场中的运动在技术上被广泛应用，这能较好地体现物理与社会、生活的联系。

对于高三的学生来说，有较好的知识基础，运用力学知识分析带电粒子在电场中的运动情况，探究带电粒子的加速和偏转的规律，只要做好引导，学生自己是能够完成的，而且可以提高学生综合分析问题的能力。

二、教学目标：

1．知识与技能

①掌握带电粒子在电场中的运动情况的分析方法

②掌握带电粒子的初速度与电场强度的方向平行或垂直情况下的运动规律

③能解释粒子加速器、示波管的原理并进行相关的计算

2．过程与方法

①运用猜想、类比、演绎等方法对带电粒子在电场中的运动规律进行理论探究

②运用动力学观点和能量观点，体会带电粒子在电场中运动的一般分析方法

3．情感态度与价值观

①了解带电粒子在电场中运动在技术上的应用，体会物理与社会、生活的联系

②严密的演绎推理，感悟理论研究须具备严谨的科学态度和科学精神

三、知识结构梳理：

本专题综合电场的基本性质及力学的两个基本观点：

动力学观点和能量观点，运用动力学观点分析带电粒子在电场中的运动情况，结合带电粒子的受力情况和带电粒子的初速度来分析带电粒子在电场中的运动规律；

运用能量观点分析带电粒子在电场中的加速。

用两课时完成本专题的教学。

第一课时：

带电粒子在电场中加速和偏转的理论探究。

第二课时：

带电粒子在电场中的运动在技术上的应用，粒子加速器、示波管、显象管的原理。

四、教学重点、难点及教学策略：

运用动力学观点和能量观点探究带电粒子在电场中的运动情况，是本专题的重点，也是难点，难点之二在于带电粒子的重力能否忽略，学生认识不清。

1．引导学生猜想电场力与速度方向相同或垂直时带电粒子的运动情况，并通过实验观察带电粒子在电场中的加速和偏转。

2．通过类比加速直线运动和平抛运动，探究带电粒子的运动规律。

3．推理计算带电粒子加速后的速度，以及偏转的距离和偏转角度。

4．通过实例分析，说明在实际问题中带电粒子的重力能否忽略。

五、例题选用及说明：

1.带电粒子在电场中的加速

微观带电粒子所受的电场力远大于重力，所以可以认为只有电场力做功。

由动能定理W=qU=ΔEK，此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、轨迹形状也无关。

例1：

教材72页示例1

意图说明：

本例是最简单的带电粒子加速的问题，一方面巩固带电粒子加速的运动规律，另一方面因电子在匀强电场中运动，受恒定的电场力，从解题方法上可以运用动力学观点和能量观点两种方法求解，进一步引出问题：

若在非匀强电场中，应选用哪种解题方法？

例2：

如图所示，在正点电荷Q的电场中，有a、b两点，一质子和α粒子分别由a点静止释放，求它们运动到b点时的速度之比。

本例是在非匀强电场中带电粒子的加速，带电粒子受变力作用，应运用动能定理求解，是例1的延伸。

例3：

来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流，已知质子电荷量e=1.60×

10-19C，这束质子流每秒打在靶上的质子数为______，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1/n2=______.

本例虽然进行了理想化的处理（假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的），认为电子受恒力作用，做匀加速直线运动，但本例综合了带电粒子的加速、电流强度，还要建立模型，从而找到极短的相等长度上的质子数与哪些因数有关。

本题难度较大，考查学生的能力，拓展思维。

2.带电粒子在匀强电场中的偏转

例4：

质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长L、板间距离为d的平行板间，两板间电压为U，求射出时的侧移、偏转角和动能增量。

（1）侧移：

不能死记公式，要清楚物理过程。

根据不同的已知条件，结论改用不同的表达形式（已知初速度、初动能、或加速电压等）。

（2）偏角：

，注意到

，说明穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点。

⑶穿越电场过程的动能增量：

ΔEK=Eqy（注意，一般来说不等于qU）

本例是在学生运用猜想、类比方法分析带电粒子在电场中的运动规律之后，再推理计算带电粒子偏转的距离、偏转角度和动能的增量。

使学生更好地理解带电粒子在电场中的偏转规律。

例5：

教材75页示例3

本例是α粒子在偏转电场中的运动，通过计算电场强度E，α粒子运动的加速度a和初速度V0，理解α粒子在偏转电场中的运动情况，巩固偏转的规律。

例6：

如图所示，正方形区域abcd边长L＝8cm，内有平行于ab方向指向BC边的匀强电场，场强E＝3750V/m，一带正电的粒子电量q＝10－10C，质量m＝10－20kg，沿电场中心线RO飞入电场，初速度v0＝2×

106m/s，粒子飞出电场后经过界面CD、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，一进入该区域即开始做匀速圆周运动（设点电荷左侧的电场分布以界面PS为界限，且不受PS影响）。

已知cd、PS相距12cm，粒子穿过PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏MN上。

（静电力常数k＝9×

109Nm2/C2）试求：

（1）粒子穿过界面PS时偏离中心线OR的距离y；

（2）粒子穿过界面PS时的速度大小与方向；

（3）O点与PS面的距离x；

（4）点电荷Q的电性及电量大小。

本例综合了带电粒子的加速、偏转、无电场区域的匀速直线运动、以及在点电荷电场中的匀速圆周运动，匀速直线运动和匀速圆周运动的衔接点在速度方向上应满足的条件是最容易忽略的，要求学生要能够画出运动过程的草图进行分析，有利于培养学生综合分析问题的能力。

3．电场中带电粒子的重力

例7：

试估算一价金离子在场强为E=1N/C的电场中，其电场力和重力的比值。

通过计算一价金离子在较弱的电场中电场力和重力的比值，结果表明电场力远大于重力，说明微观的带电粒子，一般情况下重力可以忽略。

例8：

如图所示，两块水平放置的带电平行金属板间有竖直向上的匀强电场，两板间的电势差为U，距离为d。

一个质量为m的带电粒子以速度v沿与水平面成α角的直线在电场中运动了时间t，该粒子的带电量为___________，这段时间内粒子的电势能改变了______________。

本题中的带电粒子不清楚是宏观的带电粒子，还是微观的带电粒子，但从题设中知道带电粒子做直线运动，故可判断必须考虑带电粒子的重力。

这说明带电粒子的重力是否考虑，在有些问题中要根据题设进行判断。

归纳：

1．微观的带电粒子，一般电场力远大于重力，故重力可以忽略。

2．当带电体的重力和电场力大小可以相比时，不能再将重力忽略不计。

这时研究对象经常被称为“带电微粒”、“带电尘埃”、“带电小球”等等。

3．带电粒子的重力是否考虑，在有些问题中要根据题设进行判断。

例9：

教材72页示例2

本例既非带电粒子在电场中的加速，亦非电场中带电粒子的偏转。

掌握了带电粒子在电场中运动的分析方法，运用动力学观点和能量观点，不难作出正确的解答。

让学生理解带电粒子以电场中的运动实际上是力学问题，只是在受力分析时不要漏掉电场力，在分析能量的转化时，要考虑电势能的变化，只要满足力学规律的适用条件和适用范围，在电场中力学规律照样适用。

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带电粒子在电场中的运动>

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说课稿

一、教材的分析与处理：

1地位和作用：

本节是高中物理甲种本第二册第六章的第十一节。

电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。

本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。

在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。

通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。

2．教材的安排与编者意图：

　　这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。

编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

3．学生基础：

　　这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，考虑我们的学生基础比较好，理解接受能力比较强，可以充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。

4．教学目标：

根据教学大纲和考试说明的要求，结合学生的特点制定如下目标：

　⑴知识上：

理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理；

　⑵能力上：

培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

5．教材的处理：

以演示实验设疑，引入新课；

通过微机模拟结合理论分析，讲授知识。

&

amamamamamam重点让学生清楚带电粒子在电场中加速和偏转的原理，这是本节内容的中心。

由于带电粒子的偏转是曲线运动，比较复杂，学生理解起来有一定的困难，故作为本节的难点，通过类比重力场中的平抛运动突破难点。

二、教学设想：

1．教学的方法和手段：

　　本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。

通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；

通过微机模拟电子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；

通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；

引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。

另外，应用计算机、大屏幕投影等现代化手段，既节约了时间，又提高了效率。

2.学法指导：

根据学生已有的知识基础和学生的实际接受能力及心理特点：

;

⑴通过引导学生观察实验，发现问题；

⑵通过问题的讨论，培养学生分析问题的能力；

⑶通过巩固练习加深对知识规律的消化理解；

⑷让学生用已有的知识演绎推理、归纳总结出新的规律，培养学生对知识的迁移能力。

3．;

教学程序设计：

为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想：

⑴以演示实验设疑，创设学习情景，激发学习兴趣，引入新课。

介绍电子束演示仪，并说明只有高速带电的粒子（电子）轰击管内惰性气体发光，才能看到电子的径迹。

学生会对电子如何获得速度产生疑问，通过控制电子束的偏转方向，学生又会对这一目的的如何实现产生疑惑，从而强烈地激发了学生的求知欲望，进而提出课题。

约3分钟。

⑵在新课教学中，以微机模拟与问题探讨想结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。

①.以微机演示电子在电场中加速和偏转运动的全过程，让学生观察分析：

电子运动的全过程可以分为那几个阶段？

在每一阶段电子各做什么运动?

这样可以使学生先在整体上对带电粒子运动的全过程有清晰的脉络，有助于局部过程的分析。

②.以微机演示电子在加速电场中的运动，让学生思考如何求电子射出加速电场时的速度？

并进行推导。

使学生认识到在匀强电场中可以根据牛顿定律和动能定理求速度，同时指出应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场。

从而培养学生分析问题、解决问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

③.以微机演示电子在偏转电场中的运动，并引导学生观察思考：

①电子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？

②如何类比重力场中的平抛运动来分析带电粒子的偏转？

这样的引导之后学生自然会找到解决问题的方法，从而突破了难点，也培养了学生对知识的迁移能力。

同时渗透事物之间普遍联系的辨证唯物主义思想。

④.在上述理论分析的前提下，让学生动手动笔推导侧向速度V┸,侧向位移y及偏转角Ф的表达式。

使学生清楚知识的来龙去脉，加深记忆，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

⑤.引导学生分组讨论：

如何改变电子射出加速电场时的速度、电子射出偏转电场时的侧向位移及偏转角的大小？

进一步对加速和偏转的原理深化理解，充分挖掘学生潜能。

⑥.用电子束演示仪验证理论分析的正确性，使学生由理性认识回到实践中来。

⑶设置联系加速和偏转的全过程的问题进行巩固练习，培养学生应用新知综合分析问题解决问题的能力，同时进行知识反馈。

⑷小结：

设置问题1：

我们怎样实现对带电粒子的控制？

引导学生进行知识小结；

设置问题2：

学习带电粒子在电场中运动的目的是什么？

理论联系实际，培学生开拓意识和创新精神。

⑸布置作业：

以巩固知识，丰富学生知识面为目的，同时减轻学生负担，作业为课后1、3题，并要求学生查阅有关带电粒子加速和偏转应用的科普文章。

4．板书设计：

纲要式板书，力求条理清晰，体现中心内容，突出重点。

三、说课板书：

（含时间分配）

全过程

实验引题——微机模拟加速规律得出——实验验证——巩固练习