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教程剖析

1.教程的地位和用途：

《磁场》一章讲述电磁关系中基本定义之一的磁场与磁场与带电物体之间的力学联系，是高中二年级电磁部分的重点章节之一，而本节课则又是此章的重中之重，在历届高考考试命题中尤其是综合计算题部分屡次出现，是本章教学中不可忽略的一个要紧环节。在教学大纲中“带电粒子在磁场中的运动”为B级需要，“质谱仪”为A级需要。本节课的理论基础是力学部分曲线运动常识特别是匀速圆周运动和向心力有关内容与前一节洛仑兹力定义和特征等内容。因此这一节既是力学部分和电磁学部分旧常识的回忆复习，又是将这两部分有机整理进行全新理论的构建过程。通过本节学习，学生一方面加大了洛仑兹力用途特征的认识与匀速圆周运动向心力定义的把握，其次将两者结合终得出带电粒子在磁场中的运动规律，学生可以充分领会到物理常识的联系性和规律性，这不光能够帮助他们掌握常识，而且使他们会学常识，学好本节内容将增强学生科学素质，能为以后进一步更好地学会学习技巧打下基础。

2.教学目的：

常识目的

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会推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解决有关问题

③了解质谱仪的工作原理

能力目的：

①通过回忆洛仑兹力方向与察看演示实验——带电粒子轨迹特征相结合剖析培养学生透过现象抓住内在本质联系的洞察能力

②通过引导学生打造向心力与洛仑兹力等量关系使其自行推导周期半径公式培养学生逻辑推理能力

情感目的：

质谱仪将基本的带电粒子在磁场中运动规律直接推至科研前沿——同位素的剖析测定，让学生亲身领会到物理常识对于人类认识与改造世界过程中所起的巨大用途，这将鼓励学生树立远大理想，使他们充满信心地在科学海洋中畅游。

3.教学重点与难题：

重点：

①带电粒子垂直进入匀强磁场作何种运动，与此运动特征和产生缘由

②半径与周期公式在处置问题中的运用

③质谱仪工作原理

难题：

本节难题为①确定垂直进入匀强磁场中的带电粒子运动是垂直磁场平面上的匀速圆周运动，②半径公式与周期公式和粒子动量、能量等结合应用。其缘由主如果①中，学生对向心力与匀速圆周运动认识的生疏遗忘与缺少左手定则与空间想象力的结合能力;在②中，动量与能量关系本身就是学生感到繁复的要点，再与本节课的新常识相结合，愈加成为学生很难学会的一道坎。

教法与学法设计

教法：本节课从研究带电粒子在电场中运动状况与磁场中运动状况对比入手，使用启发式教学与发现法想结合，引导学生自己一步步得出带电粒子在磁场中的运动轨迹状况，并辅以直观演示法与剖析总结法等综合教学办法，使学生打造猜想——察看——剖析——推理——总结——应用这一学习步骤。

学法：对学生进行科学发现步骤化的学法指导，使他们打造科学、合理、有效的学习体系

教学程序设计

1.课题引入

a.第一引导学生回顾带电粒子在匀强磁场中所受洛仑兹力的大小及方向，了解大小 F洛=qvB，方向则依据左手定则判断。

b.设计两种状况下带电粒子运动轨迹：①垂直进入匀强电场 ②垂直进入匀强磁场，比较各自运动状况

多数学生等非常快从旧常识中得出在①状况下，粒子做像平抛运动，而对于状况②，部分学生依据则依据“洛仑兹力方向垂直于v方向”的结论立刻回答②中粒子也做类似平抛运动，另一部分学生则表现为优柔寡断。教师在此不管学生回答正确与否都应立刻追问：为何?引导学生考虑，并终*原来学生错误结论。但留下疑问，②中粒子到底应该怎么样运动?

2.察看演示实验：

带电粒子在磁场中的运动——洛仑兹力演示仪

当没磁场用途时，电子轨迹为一直线，而一旦加上垂直于电子速度方向的磁场时，发现电子轨迹为圆形。由此解答了学生刚刚在情形②中所留问题。但下面就是解决为什么轨迹为圆形的问题。本实验操作简单，成效明显，但应注意为便于学生察看，需要要减少周围环境光线，对于实物投影仪等设施要加以借助，这能能够帮助多数学生察看到明显现象。

3.突出重点，解决难题

a.轨迹问题

先设计下列一组设问，引导学生考虑

①F洛在什么平面内?它与v的方向关系怎么样?

先提醒学生借助左手定则回答，并需要考虑在一系列连续的变化过程中，两者之间的联系和变化状况，后教师用受力剖析和几何作图详细说明这一过程，帮助学生解决此出难题

②F洛对运动电荷是不是做功

提醒学生借助做功常识来考虑

③F洛对运动电荷起何用途

提醒学生在回答时将此用途与向心力对做匀速圆周运动物体所起有哪些用途进行类比

④带电粒子在磁场中的运动具备什么特征

提醒学生借助向心力与匀速圆周运动常识来回答

带电粒子在磁场中的运动轨迹这一重点就在教师精心设计引导下由学生自行解决

b.半径公式与周期公式

设问：带电粒子做匀速圆周运动时什么力作为向心力

学生答：F向=F洛=qvB

设问：向心力与速度、半径关系

学生答：F向=mv2/r

继续推导得出：qvB= mv2/r → r= mv/ qB，即半径公式，鼓励学生试着推导周期公式，结合前面已得的半径公式，学生不难得出T=2πm/qB，即周期公式。半径公式与周期公式的实质问题应用可设计下列什么时间讨论①水平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怎么样?②水平不同电量相同的带电粒子，若以大小相等的能量垂直进入同一匀强磁场，它们的轨道半径关系怎么样?③在同一磁场中做半径相等的圆周运动的氢、氦原子核，什么运动速度大?④同一带电粒子，在磁场中做圆周运动，当它的速率增大时，其周期如何改变?通过上述讨论可在加速学生对于两个公式应用的熟练学会同时解决能量和动量在其中的应用关系。

c.质谱仪

先安排课本P155例题作为学生过渡性训练，再介绍例题中所示仪器即为质谱仪，剖析其工作原理，再举一例：当氢的三种同位素氕、氘、氚以相同的速度进入同一匀强磁场，如图4，求它们的轨道半径比

以此例帮助学生加深对质谱仪原理和功用的认识。

4.反馈训练，巩固常识

为使学生所学常识具备稳定性，并使常识顺利迁移。本堂课安排两道习题进行巩固训练，课堂训练的的安排应遵循由易及难，按部就班的的教学原则。例1，一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5s.已知匀强磁场的磁感应强度为0.8T，则该粒子的水平与其电量的比值为多少?

例2，

如下图所示，在正方形abcd范围内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子各以不一样的速率，都从a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中速率为v1 的电子从c点沿bc射出，速率为v2的电子从d点沿cd方向射出。不计重力，两电子速率之比v1/v2=2

在磁场中运行的周期之比T1/T2=1/2

在磁场中运行的时间之比 t1/t2=1/2

动量大小之比p1/p2=1

其中例1是对周期公式的简单应用，目的在于熟练运用有关常识，例2则是在此基础上更进一步，将较复杂的粒子偏转的平面几何常识与周期公式和半径公式相结合，使学生思维想纵深化进步。

5.总结与布置作业

总结本堂课三大重点，其过程可由学生自己操作，布置作业：课本第十六章训练四