带电粒子在磁场中的运动”一节的多媒体教学设计[合集五篇]

第一篇：带电粒子在磁场中的运动”一节的多媒体教学设计

带电粒子在磁场中的运动”一节的多媒体教学设计

首都师范大学附属育新学校 陈世平

物理学是一门实验科学，而在课堂教学中有些实验演示效果不明显或无法在短时间内实现，这些实验对教学又有很大作用；为此利用计算机的模拟动画（C语言编程），展示物理现象和过程，揭示物理规律，画龙点睛地突破教学的重点和难点乃是现代教学方法中一种有效途径。下面，以我上的一堂“带电粒子在磁场中的运动”多媒体展示课，谈谈一些具体做法和体会。

一、电脑模拟，展示过程

带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹是本课教学的重点之一，如何让学生学会通过观察、分析实验，从而得出结论，这是一个思维方法的训练，也是逐步培养学生能力的过程。为此，我利用电脑模拟动画，将“物体在重力作用下做平抛运动”和“物体在向心力作用下做匀速圆周运动”展现在大屏幕上，如下图：

然后引导学生对比分析、归纳得出结论：运动电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动。在这一过程中，多媒体的优势得到了充分的体现：第一、它展示的动态画面新颖、生动，可从视觉上吸引学生的注意力；第二、它可以使物理过程的快慢随意调节，充分满足学生在观察上的需要；第三、二个动态过程集中在一个画面上，对比性强，便于分析。

二、多媒体研究，突破难点

半径公式、周期公式的理解和掌握是本课教学的又一重点，也是难点。由于运动电荷在匀强磁场中做匀速圆周运动的过程不易演示，尤其是周期与速度无关这一事实无法演示，故以往在教学中，教师只能在黑板上“演示”、分析，学生较难理解。利用多媒体辅助教学，能较好地解决这一难题。我设计制作的多媒体教学课件投影展示在大屏幕上，如下图。（说明：图1和图2，通过敲电脑的任意键来改变粒子的电量和速率；图3是两粒子的速率不同，但它们同时出发，同时到达起点；图4是两粒子的质量不同，它们同时出发，但不同时到达起点）

Value q=q+0.05

图 １

通过多媒体模拟动画的展示，并改变不同参数，以改变不同的条件，很容易得出：B、mv一定时，R∝1/q；B、q一定时，R∝mv；T与v无关；B、q一定时，T∝m等结论。在这个过程中，又一次体现出多媒体的优势：改变参数方便，模拟效果显著；能增加学生的感性认识，对更好地理解和掌握知识有很大的促进作用，能起到事半功倍的教学效果。

三、发挥多媒体优势，巩固知识

新课教学到此告一段落，为了巩固新知识，我设计了三个练习题，展示及说明如下：

B

A

题 1 图

题 2 图

题 3 图

题1：观察粒子的运动，判断粒子的带电情况，并讨论在m、q相同时，①和③两粒子的速度大小。

题2：粒子的m、q（负），v及r与x轴的夹角θ已知，B也已知，粒子从坐标圆点出发，试画出圆运动的轨迹示意图，并求圆心坐标。

题3：带负电粒子在Y轴上由P点出发，能到达X轴上的A点，试分析：P点的大致位置；A点的X轴坐标满足什么条件？ 通过提问、引导学生分析，结合多媒体模拟展示，最后归纳出三个题的解答，并展示到大屏幕上。在这一过程中，多媒体的优势再一次得以发挥：首先，学生的练习题书面解答（如第2题）可直接展示到大屏幕上，便于分析；其次，把板书和图像能集中在一个大屏幕上，不会分散学生的注意力。

利用多媒体辅助教学，必将起到不可低估的作用。今后，还要加强学习，在教学课件的设计和制作中还需进一步修改，完善和创新。同时还要创造条件，在利用多媒体的“交互功能”方面，作进一步的探索、研究和实践。

第二篇：带电粒子在磁场中的运动教案设计（最终版）

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．

能力目标

通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．

情感目标

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．

教材分析

本节重点是研究带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动规律：半径以及周期，通过复习相关力学知识，利用力于运动的关系突破这一重点，需要注意的是：

1、确定垂直射入匀强电场中的带电粒子是匀速圆周运动；

2、带电粒子的重力通常不考虑。

教法建议

由于我们研究的是带电粒子在磁场中的运动情况，研究的是磁场力与运动的关系，因此教学开始，需要学生回忆相关的力学知识，为了引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律，教师可以通过实验演示引入，让学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力．最后通过例题讲解，加深知识的理解．

教学设计方案

带电粒子在磁场中的运动 质谱仪

一、素质教育目标

（一）知识教学点

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）能力训练点

通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．

（三）德育渗透点

通过学习质谱仪的工作原理，理解高科技的巨大力量．

（四）美育渗透点

用电子射线管产生的电子做圆周运动的精美图像感染学生，提高学生对物理学图像形式美的审美感受力．

二、学法引导

1、教师通过演示实验法引入，复习提问法引导学生分析推导粒子做匀速圆周运动的原因、规律．通过例题讲解，加深理解．

2、学生认真观察实验现象，结合运动和力的关系分析原因，总结规律，积极思考、讨论例题，对规律加深理解、提高应用能力．

三、重点难点疑点及解决办法

1、重点

带电粒子垂直射入匀强磁场中的运动半径和运动周期．

2、难点

确定垂直射入匀强磁场中的带电粒子运动是匀速圆周运动．

3、疑点

带电粒子的重力通常为什么不考虑？

4、解决办法

复习力学知识、引导同学利用力与运动的关系分析，讨论带电粒子在磁场中的运动情况。

四、课时安排

1课时

五、教具学具准备

演示用特制的电子射线管。

六、师生互动活动设计

教师先通过演示实验引入，再启发引导学生用力学知识分析原因，推导规律，通过例题讲解，学生思考和讨论进一步加深对知识的理解，提高学生运用知识解决实际问题的能力。

七、教学步骤

（一）明确目标

（二）整体感知

本节教学首先通过演示实验告诉学生，当带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动这一结论，然后试着用力与运动的关系分析粒子为什么做匀速圆周运动，再由学生推导带电粒子在磁场中的运动半径和周期，根据力学知识，重点是理解运动半径与磁感应强度、速度的关系；运动周期与粒子速率和运动半径无关．

（三）重点、难点的学习与目标完成过程

1、引入新课

上一节我们学习了洛仑兹力的概念，我们知道带电粒子垂直磁场方向运动时，会受到大小，方向始终与速度方向垂直的洛仑兹力作用，今天我们来研究一下，受洛仑兹力作用的带电粒子是如何运动的？

2、粒子为什么做匀速圆周的运动？

首先通过演示实验观察到，当带电粒子的初速度方向与匀强磁场方向垂直时，粒子的运动轨道是圆．

在力学中我们学习过，物体作匀速圆周运动的条件是物体所受的合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直．当带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时，通常它的重力可以忽略不计（请同学们讨论），可看作只受洛仑兹力作用，洛仑兹力方向和速度方向在同一个平面内，由于洛仑兹力方向总与速度方向垂直，因而它对带电粒子不做功，根据动能定理可知运动粒子的速度大小不变，再由 可知，粒子在运动过程中所受洛仑兹力的大小即合外力的大小不变，根据物体作匀速圆周运动的条件得出带电粒子垂直匀强磁场运动时，作匀速圆周运动．

3、粒子运动的轨道半径和周期公式

带电粒子垂直于匀强磁场方向运动时做匀速圆周运动，其向心力等于洛仑兹力，请同学们根据牛顿第二定律，推导带电粒子的运动半径和周期公式．

经过推导得出粒子运动半径，运动周期。

运用学过的力学知识理解，当粒子运动速度较大时，粒子要离心运动，其运动半径增大，所以速度大，半径也大；当磁场较强时，运动电荷受洛仑兹力增大，粒子要向心运动，其运动半径减小，所以磁感应强度大，半径小．由于带电粒子运动速度大时，其运动半径大，运动轨迹也长，可以理解粒子运动的周期与速度的大小和轨道半径无关．为了加深同学们对半径和周期公式的理解，举下面的例题加以练习．

［例1］同一种带电粒子以不同的速度垂直射入匀强磁场中，其运动轨迹如图所示，则可知

（1）带电粒子进入磁场的速度值有几个？

（2）这些速度的大小关系为 ．

（3）三束粒子从O点出发分别到达1、2、3点所用时间关系为 ．

4、质谱仪

首先请同学们阅读课本上例题的分析求解过程，然后组织学生讨论质谱仪的工作原理．

（四）总结、扩展

本节课我们学习了带电粒子垂直于匀强磁场运动的情况，经过实验演示和理论分析得出粒子做匀速圆周运动．并根据牛顿运动定律得出粒子运动的半径公式和周期公式．最后我们讨论了它的一个具体应用——质谱仪．

但应注意的是如果带电粒子速度方向不是垂直匀强磁场方向时，带电粒子将不再是作匀速圆周运动．

八、布置作业

（1）P156（1）～（6）

第三篇：高二物理教案磁场-带电粒子在磁场中的运动3

带电粒子的圆周运动

一、教学目标

1．在物理知识方面：

（1）理解带电粒子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动时，为什么会做匀速圆周运动．

（2）掌握带电粒子做圆周运动的半径公式与周期公式及其推导过程．（3）了解回旋加速器的工作原理，加深对半径公式与周期公式的理解． 2．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．

3．通过对回旋加速器的介绍，开阔学生眼界，了解物理学知识在高新科技领域的应用，激发学生学习物理知识的兴趣．

二、重点、难点分析

1．通过对运动电荷所受洛仑兹力的分析及观察演示实验，使学生得出带电粒子垂直于磁场方向运动时，一定做匀速圆周运动的结论是本节重点之一．

与周期T与哪些因素有关是本节又一重点．

3．“回旋加速器”是选修内容，电场、磁场在回旋加速器中的作用，电场变化周期与粒子在磁场中做圆运动的周期之间的关系是这部分教学的难点．

三、教具

1．ZJ82－B型洛仑兹力演示仪． 2．挂图：回旋加速器工作原理图．

四、主要教学过程

1．提出问题，引入新课

提问（1）：如图1所示，匀强磁场方向垂直纸面向里，一带负电的粒子以速度v垂直于磁场方向运动，磁场对电荷有什么作用？作用力的方向及大小如何？

总结学生的回答：运动电荷受到洛仑兹力f的作用，作用力的方向与速度方向垂直，力的方向与速度方向在同一平面内，作用力的大小f=Bqv． 提问（2）：根据牛顿第二定律，洛仑兹力对电荷的运动将产生什么样的作用？

总结学生的回答：根据牛顿第二定律，洛仑兹力使电荷沿力的方向产生与速度方向垂直的加速度，这个加速度将使电荷运动方向发生改变．

提问（3）：洛仑兹力会不会使电荷速度大小发生改变？为什么？ 总结学生的回答：不会，因为洛仑兹力方向总是与速度方向垂直，所以洛仑兹力对电荷不做功，电荷的动能不变，所以速度大小不变

这里还应强调由于洛仑兹力f=Bqv，当v的大小不变，f的大小也不会变． 提问（4）：电荷在以后的运动过程中所受的洛仑兹力有什么特点，在这样的力的作用下电荷会做什么样的运动？

总结学生的回答：电荷在运动过程中洛仑兹力的大小恒定，方向时刻与电荷运动方向垂直，这个力与物体做匀速圆周运动的向心力所起的效果完全相同，因此带电粒子将在垂直磁场方向的某平面内做匀速圆周运动，如图2所示．

以上是通过理论分析得出的结论，下面用实验来验证一下． 2．演示带电粒子在磁场中的圆周运动

（1）介绍实验装置及实验原理，告诉学生实验中的匀强磁场是由两个平行的通电环形线圈产生的，改变环形电流的强度可以改变磁场的强弱．

（2）演示带电粒子在电场中被加速后的直线运动轨迹．

（3）演示当建立与速度方向垂直的磁场后，带电粒子做圆周运动的轨迹，引导学生注意观察带电粒子圆周运动所在的平面与磁场方向的关系．

（4）改变加速电场的电压，观察粒子圆周运动的半径发生什么样的变化；改变磁场的强弱，观察圆周运动的半径发生什么样的变化．

通过以上教学过程可以使学生得出结论：当带电粒子垂直于磁场方向运动时，在洛仑兹力的作用下，带电粒子将做匀速圆周运动．

下面根据演示中观察到圆半径会因某些因素变化而改变的现象，进一步讨论圆周运动的半径与周期．

3．圆周运动的半径与周期公式（这部分教学以学生自己推导为主）（1）圆周运动的半径公式

首先让学生回忆当物体做匀速圆周运动时，向心力与物体速度、圆半径之间有关系式

然后引导学生思考：带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力是谁提供的？其大小与什么有关？让学生自己推导得出：

老师总结：带电粒子做圆周运动的半径与磁感应强度B、粒子质量m、电量q及运动速率的大小有关；并对演示实验中半径变化原因做出解释．（2）周期公式

让学生思考：如果知道了圆周运动的半径及粒子的速率，如何求出粒子转一圈所用的时间，即圆周运动的周期？使学生自己推导得出

老师可提醒学生注意，虽然推导T时涉及了半径r与速率v，但最后结果中T的大小与r、v都无关．

例：已知氢核与氦核的质量之比m1∶m2=1∶4，电量之比q1∶q2=1∶2，当氢核与氦核以相同的动量，垂直于磁场方向射入磁场后，分别做匀速圆周运动，则氢核与氦核半径之比r1∶r2=______周期之比T1∶T2=______．若它们以相同的动能射入磁场后，其半径之比r′1∶r′2 =______周期之比T′1∶T′2 =______

解：（1）以相同动量射入磁场后，根据半径公式有：

由于周期只与B、m、q有关，与v、r无关，所以

4．介绍回旋加速器的工作原理

在现代物理学中，人们为探索原子核内部的构造，需要用能量很高的带电粒子去轰击原子核，如何才能使带电粒子获得巨大能量呢？如果用高压电源形成的电场对电荷加速，由于受到电源电压的限制，粒子获得的能量并不太高．美国物理学家劳伦斯于1932年发明了回旋加速器，巧妙地利用较低的高频电源对粒子多次加速使之获得巨大能量，为此在1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖．那么回旋加速器的工作原理是什么呢？

学生自己阅读教材． 展示挂图（图3）． 可根据情况先由学生讲解后老师再总结．

在讲解回旋加速器工作原理时应使学生明白下面两个问题：

（1）在狭缝A′A′与AA之间，有方向不断做周期变化的电场，其作用是当粒子经过狭缝时，电源恰好提供正向电压，使粒子在电场中加速．狭缝的两侧是匀强磁场，其作用是当被加速后的粒子射入磁场后，做圆运动，经半个圆周又回到狭缝处，使之射入电场再次加速．

（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径与速率成正比，随着每次加速，半径不断增大，而粒子运动的周期与半径、速率无关，所以每隔相

就可使粒子每到狭缝处刚好得到正向电压而加速．

老师还可向学生介绍回旋加速器的局限性以及当前各类加速器的性能及北京郊区正负电子对撞机的有关情况．

（教材使用人教社高级中学课本物理第二册──必修）

第四篇：运动电荷在磁场中受力教学设计

《运动电荷在磁场中受到的力》教学设计

【学情分析】

普通高中课程标准实验教科书物理选修3—1第三章第五节《运动电荷在磁场中受到的力》既是安培力知识的延续，又是下一节《带电粒子在匀强磁场中的运动》的铺垫。高二的学生已具有一定的观察能力和逻辑推理能力，对现象──猜想──理论推导──实验验证等科学研究方法有一定的基础，本节课通过实验创设各种问题情景、引导，激发学生学习的兴趣，促进学生思维。学生通过讨论，体验科学探究的方法和过程，对物理知识能有进一步的理解，从而把传授知识与能力的培养有机的结合在一起，让学生掌握分析研究物理的基本方法与技能，为日后的学习及进行其它问题探究奠定基础。

【教学目标】

1．知识与技能：

①知道什么是洛伦兹力，会判断洛伦兹力的方向；

②知道洛伦兹力大小的推导过程；

③会利用本节课学的知识简单解释电视显像管的工作原理。

2．过程与方法：

①通过对安培力微观本质的猜测，培养学生的联想和猜测能力；

②通过推导洛伦兹力的公式，培养学生的逻辑推理能力；

③通过演示实验，培养学生的观察能力。

3．情感态度与价值观：

培养学生的科学思维和研究方法，培养学生的观察、分析、推理能力。激发学生热爱学习的欲望。

【教学重点、难点】

重点：洛伦兹力方向的判断方法和洛伦兹力大小计算。

难点：洛伦兹力计算公式的推导过程。

【实验器材及教学媒体的选择与使用】

阴极射线管、蹄形磁铁、多媒体投影系统

【教学方法】

讲授法、实验法、讨论法。

【教学过程】

复习提问：

1、什么是安培力

2、安培力的大小和方向

一、探究：运动电荷在磁场中是否受到力的作用？

推理猜想：电荷的运动形成电流，电流在磁场中能受力，运动电荷也应该能受力

实验验证：

（1）阴极射线管介绍：灯丝加热放出电子，电子在加速电场的作用下高速运动形成的电子流。电子轰击到“7”字型长条的荧光屏上，激发荧光，显示电子束的运动轨迹。

（2）演示：

①在没有外磁场时，电子束沿直线运动

提问：电子束的直线运动说明了什么？

电子不受力的作用。

②将蹄形磁铁靠近电子射线管，发现电子束运动轨迹发生了偏转。

提问：电子束的偏转说明了什么？

电子受到力的作用。

（3）结论：磁场对运动电荷有力的作用，猜想成立。

磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力。之所以叫洛伦兹力是为了纪念荷兰物理学家洛伦兹。

引导学生得出洛伦兹力与安培力的关系：安培力是大量定向移动的电荷所受洛伦兹力的宏观表现，洛仑兹力是安培力的微观本质。

洛伦兹力既然是一个力，那我们应该研究它的什么呢？

方向、大小。

二、探究洛伦兹力的方向

1． 问题： 洛伦兹力方向如何判断？

2.根据洛仑兹力与安培力的关系，学生应该能猜想出：左手定则？

3.实验验证

再次观看演示实验，进一步观察电子束垂直进入磁场时的偏转，并改变磁场方向。在屏幕上作图表示，验证洛伦兹力的方向是否可以用左手定则判定。

设计思想：体现物理是以实验为基础的学科，科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。培养学生科学研究最基本的思维方法：分析推理──猜想──实验验证──得出结论。

引导学生总结洛伦兹力的方向的判断──左手定则的具体内容：

伸开左手，使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内，让磁感线垂直穿入手心，若四指指向正电荷运动的方向，那么拇指所指的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向，若四指指向是负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。

洛仑兹力的特点：（1）F洛⊥vB平面（2）洛仑兹力不做功

（强调：四指指向是负电荷运动的反方向）

三、洛伦兹力大小的探究

安培力是洛伦兹力的宏观表现，两者方向判断方法相同，大小是否也存在某种联系？能否通过电流受到的安培力导出运动电荷受到的洛伦兹力的大小呢？

点拨学生：建立物理模型，注意分析问题情景的关键点。

分组讨论

问题情景：设有一段横截面积为S的通电导线，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动的平均速率为v，取时间t内电荷经过的长度对应的导体为研究对象（先建立物理模型，课件中有模型图，再循序渐进有条理地推导，这一个过程可放手让学生完成，体现学习的自主性。）

1．算出q与电流I的关系？（I=nqvS）

2．在时间t内的通过截面的粒子数为多少？（N=nvSt）

3．导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的匀强磁场中，导线受到的安培力有多大？（F安=BIL）

4．安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，则每个电荷所受的洛伦兹力多大？（F洛=qvB）

设计思想：这是本课的难点，结合教材中的思考与讨论、根据学生的认识规律将复杂问题简单化，设置四个小问题让学生依次去探究，这样就为学生提供解决问题的逻辑线索，降低解决问题的难度，锻炼学生的逻辑推理能力。在推理过程中，渗透宏观世界与微观世界的联系，以及解决物理问题的一种思想（通过设置一些中间量，最后将其消掉得出我们所需要的结论）。

（巡视学生推导情况并进行根据实际情况，进行个别指导点评学生的成果，并进一步引导学生分析结论）

提问：该公式F洛=qvB的适用条件是什么？（电荷的运动方向与磁场方向垂直）

当v∥B时，F洛=0（类比安培力，B∥L时F安=0）

当v与B方向成θ时，F洛=qvBsinθ

设计思想：将安培力和洛伦兹力的大小关系作比，既能自然地推导出洛伦兹力的大小，又能将洛伦兹力和安培力的处理方法有效统一，提高教学效率

[例题] 如图所示，匀强磁场的磁感应强度均为B，带电粒子的运动速度均为v，带电荷量均为q。试求出图中带电粒子所受洛伦兹力的大小，并标出洛伦兹力的方向。

四、洛伦兹力的实际应用

理论来自于实践，更要服务于实践。

电视显像管的工作原理

（1）构造：由电子枪（阴极）、偏转线圈、荧光屏等组成，介绍各部分的作用。

（2）原理：应用电子束磁偏转的道理。电视显像管应用了电子束在磁场中的偏转原理。电子束射向荧光屏就能发光，一束电子束只能使荧光屏上的一个点发光，而通过偏转线圈中磁场的作用电子就会偏转，就可以使整个荧光屏发光

【课堂小结】

（让学生去总结本节课的主要内容）

安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力是安培力微观表现。

洛伦兹力的方向：左手定则

洛伦兹力大小：电荷的运动方向与磁场方向垂直，F洛=qvB电荷的运动方向与磁场方向平行，F洛=0当v与B既不垂直，又不平行时，F洛=qvBsinθ

【课堂训练】

1、如图3所示，某一带电粒子垂直射入一个垂直纸面向外的匀强磁场，并经过P点，试判断带电粒子的电性。

2、带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（）

A、只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同

B、如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变

C、只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用

D、带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小

3、如图甲所示,一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动.飞离桌子边缘A,最后落在地板上,设有磁场时其着地速度大小为v1；若撤去磁场,其余条件不变时,小球着地速度大小为v2,则（）A.v1

B.v1>v2

C.v1＝v2

D.无法确定

4、如上图，一长直螺线管通有电流，一个电子以速度v沿着螺线管的轴线射入管内，则电子在管内的运动情况是（）A、匀加速运动

B、匀减速运动 C、匀速直线运动

D、在螺线管内来回往复运动

【课外探究，发散思维】

让学生根据所本节所学的知识去探究生活和科技中还有哪些应用洛伦兹力的例子，课后进行交流。这样设计可以增强学生学习的兴趣，开阔学生的视野，使学生的思维得到发散。【作业】课后“思考与讨论”、一张洛伦兹力自测卷 【教学反思】

1．教学各项目标基本完成。

2．现象——分析推理──猜想──实验验证──得出结论是科学研究最基本的思维方法，要给学生更多的思维空间，探究层次还可深入些。

3．课堂处理过程要注意关键位置的引导，还应更关注学生的个体差异。

4．在今后教学中多设置探究题目，让学生探究得出结论，培养学生自主学习的能力，提高教学效率。

第五篇：带电粒子在电场中的运动教学设计（通用）

带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇）

作为一名默默奉献的教育工作者，时常需要用到教学设计，教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。那么问题来了，教学设计应该怎么写？下面是小编整理的带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇），欢迎阅读与收藏。

1、教材分析

“带电粒子在电场中的运动”是高一选修3-1第一章静电场的最后一节的内容（课件），也是本章的重点内容。本节内容是在学生学习了运动学、动力学和静电场中电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系知识后才进行编排的，是运动学、动力学和电磁学第一次的综合应用。（课件）带电粒子在电场中的运动和后面将要学到的带电粒子在匀强磁场中的运动，对它们的研究是为以后学习带电粒子在电磁场的应用奠定知识基础。此外，“带电粒子在电场中的运动”的知识与人们的日常生活、生产技术和科研有着密切的关系，因此这部分知识有广泛的现实意义。

本节有两个特点（课件），特点一是带电粒子在电场中的运动综合了运动学、动力学、电磁学的知识，有助于培养学生综合运用知识的能力；特点二是注重理论与实际的结合，体现了从理论研究到实际应用的科学发展之路，有助于增强学生将物理知识应用于生活和实际生产实践的意识。

2、教学目标

教学目标设计体现了物理新课程的三维教学目标：

（1）知识和技能

①理解电压对带电粒子加速和偏转的影响；

②能全面地描述带电粒子在电场中运动时电场力做的功和电势能的变化之间的关系；

③了解带电粒子在电场中的加速和偏转在生活和生产实践中的具体应用。

（2）过程与方法

①对带电粒子的加速，能用类比的方法，推导出带电粒子到达负极板时的速度；

②对带电粒子的偏转，能用类比的方法，结合例题2，逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。

（3）情感态度和价值

①体会类比法在问题解决中的重要作用；

②结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理，让学生体会动能定理的优越性；

③通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例，提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识，发展学生对科学的好奇心和求知欲。

3、教学的重点和难点

如果能抓住分析带电粒子在电场中运动的方法，也就把握了带电粒子在电场中运动的所有相关问题，所以在本节的教学中，（课件）要把分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题的方法作为教学的重点；充分发挥教师的主导作用，使教学的主体——学生能理解和掌握类比这种方法。

高一学生的思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析纯运动学、纯动力学或纯电磁学的问题，对带电粒子在电场中的偏转的问题，学生普遍会感到有些困难，它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学和电磁学的知识，（课件）因此带电粒子在电场中的偏转问题是教学的难点。

4、教学方法

根据本节课的教学内容和学生的实际情况，采用的教学方法是：（课件）以演示实验为基础，以引导学生的思考活动为主线，在整个教学活动中贯穿教为主导，学为主体的教学思想。

本节课运用类比的方法来引导学生在原有知识的基础上建构新知识，提高学生的知识迁移能力和培养学生的创造能力。教学中注重引导式教学，引导学生将已学知识和新知识进行联系。在教师引导下，学生能用已有知识分析问题、解决问题，注重学生的自主学习。

5、教学程序

从以上分析，教学中掌握知识为中心，培养能力为方向，紧抓重点，突破难点，设计如下教学程序：

引入新课（这部分教学大约需要5min）

通过复习放入静电场中的电荷，由于受到静电力的作用而移动，使学生明确电场对放入其中的电荷具有加速的作用。进一步提问问题：带电粒子放入匀强电场中又会怎样？由此引入课题。

新课教学有三大知识块：带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波器的原理。

在讲第一个知识块“带电粒子的加速”之前，首先让学生计算电子在电场中所受的重力为什么可以忽略不计，加深学生对电子在电场中的重力忽略不计的理解。

在讲带电粒子加速时，教师通过演示粉笔的自由落体运动，引导学生思考物体的自由落体运动与带电粒子的加速有什么相似之处？通过学生的回答，引导学生将带电粒子加速与物体的自由落体运动进行类比，让学生使用自己能想到的所有可行方法去推导带电粒子到达负极板时的速度。一开始可能很多学生倾向于直接用运动学公式求解，接着教师引导学生从“功是能量转化的量度”出发，结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法，探讨能量视角的方法即动能定理，让学生体会动能定理这种方法的优越性。为了让学生全面了解带电粒子在电场中的运动即带电粒子在电场中的运动也存在考虑重力的情况，比如带电小球在电场中平衡的问题（课件），小球所受的重力跟电场力可以比拟，在这种情况下，重力就必须考虑了；还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验（课件），教师通过介绍密立根实验，让学生体会建立物理模型的重要现实意义。为了让学生感受物理科学在生活中的重要作用，培养学生学习物理的兴趣，这时教师可以用多媒体投影生活中带电粒子在电场中加速的应用实例。

第二知识块：带电粒子的偏转。为了让学生更加直观的体会带电粒子的偏转现象，加深学生对带电粒子的偏转的理解，教师可以通过自制的教具来演示带电粒子在电场中的偏转（课件）。演示实验结束后，教师引导学生回忆曲线运动的条件，并提问学生带电粒子的偏转与物体的平抛运动有什么相似之处？通过学生地回答，教师引导学生将带电粒子的偏转与平抛运动进行类比，然后用分析平抛运动的方法分析例题2。对例题2先进行受力分析，然后再进行运动的合成与分解，分解成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的类自由落体运动，通过以上分析来解例题2。为了让学生全面了解带电粒子在电场中可能的运动情况，即带电粒子在匀强电场中运动时，若初速度与电场强度方向不垂直，有一定的夹角（课件），提问学生带电粒子将做什么运动？接下来让学生将重力场和静电场进行比较，（课件）如从加速度出发，让学生明确静电场和重力场不仅有相似之处，还有区别。

第三个知识点：示波器的原理。教师通过讲解示波管中扫描电压的作用，来讲解示波器的原理，教学中可以用在机械振动中演示过的沙摆实验来进行比喻。因为以前学生做过沙摆这个实验，所以这样比喻学生比较容易理解。

到此新课已经结束，教师留出几分钟的时间让学生自评（课件）。

自评和布置作业（这部分教学需要5min）

通过自评了解学生这节课的学习情况，并对学生进行合理的评价。

教师布置作业：通过让学生收集这节课所学知识在生产和生活中有关的应用实例，发布到校园网上，以实现资源共享或形成书面文字，同学之间进行交流讨论。

6、结语

（课件）总之，在本节课的设计中，定位于引导式教学，注重学生的自主学习，通过类比的方法在原有知识的基础上建构新知识。

整个教学过程是这样设计的，但在实际课堂上还要根据当时的情景、学生反馈的信息、突发事件等不断调控，以达到设计思想、方法、手段与学生实际的融合，充分发挥师生在课堂上的主导和主体作用，取得最佳的教学效益。

一、教学目标

1、了解——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

2、重点掌握初速度与场强方向垂直的——类平抛运动。

3、渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

二、重点分析

初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向（或反向）做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。

三、主要教学过程

1、带电粒子在磁场中的运动情况

①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F=0时，粒子将保

持静止状态或匀速直线运动状态。

例带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？

分析带电粒子处于静止状态，∑F=0，mg=Eq，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

②若∑F≠0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。（变速直线运动）

打入正电荷，将做匀加速直线运动。

打入负电荷，将做匀减速直线运动。

③若∑F≠0，且与初速度方向有夹角（不等于0°，180°），带电粒子将做曲线运动。

mg＞Eq，合外力竖直向下v0与∑F夹角不等于0°或180°，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。

2、若不计重力，初速度v0⊥E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。

复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。

与此相似，不计mg，v0⊥E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。

板间距为d，板长为l，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。

粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t；在沿电若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？

注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长l，应根据情况进行分析。

设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。

进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。

例1质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。

（1）物体做的是什么运动？

（2）电场力做功多少？

（3）带电体的电性？

例2如图，一平行板电容器板长l=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角α=37°，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=3×10—10C的负电荷以v0=0。5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少？带电粒子质量为多少？

例3一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为l处，有一根管口比小球直径略大的管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。

求：（1）小球的初速度v；

（2）电场强度E的大小；

（3）小球落地时的动能。

教学分析：

学习任务分析：本节内容隶属高中物理新教材第十三章第九节，大纲要求学生理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。带电粒子在电场中的加速和偏转问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力，以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。

学生情况分析：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，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。

教学目标：

1、学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。

2、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动．

3、掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)

4、培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力

5、通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质

教学重点、难点：

重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律

难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

教法学法：

1、类比必修2中学过的平抛运动的规律得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动的规律

2、让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法

3.教法学法分析：

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。通过电脑课件模拟带电粒子运动，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。

通过信息技术与物理学科整合的实现，以达到以学生为主，让学生学会自主学习，自主探究，体会成功的目的。基于以上设计思想，本节课在多媒体教室进行，教师机通过控制平台可以将相关教学资源通过投影仪展示在大屏幕上。

教学程序：

（一）引入新课

通过思考与讨论让学生进行自主训练，分析总结得出带电粒子的加速运动规律，进而引入新课。

（二）新课教学

1、带电粒子的加速

通过练习2引导学生用两种方法分析粒子被加速，分析得出用动能定理解题简便，再讲解例题1深入探究带电粒子的加速问题。

2、带电粒子的偏转

通过练习3让学生类比学过的平抛运动的规律，引导学生进行分析、讨论、归纳、总结得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动的规律。让学生学会自主学习，自主探究，再讲解例题2恰当点拨学生分析问题的方法思路从而突破重点难点。通过学生的主动探求，培养并提高学生的分析、归纳、综合的能力。

（三）课堂小结

一、带电粒子的加速

1、动力学观点

2、能量观点

二、带电粒子的偏转——类平抛运动

1、垂直电场方向:做匀速直线运动

2、平行电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动

带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似(有时像自由落体运动，有时像抛体运动，依初速度是否为0而定)，但有区别。

一、教学目标

1.了解带电粒子在电场中的运动--只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

2.重点掌握初速度与场强方向垂直的.带电粒子在电场中的运动--类平抛运动。

3.渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

二、重点分析

初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向(或反向)做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。

三、主要教学过程

1.带电粒子在电场中的运动情况

①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F=0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?

分析：带电粒子处于静止状态，F=0，mg=Eq，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

②若0且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)

打入正电荷，将做匀加速直线运动。

打入负电荷，将做匀减速直线运动。

③若0，且与初速度方向有夹角(不等于0，180)，带电粒子将做曲线运动。

mqEq，合外力竖直向下v0与F夹角不等于0或180，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。

2.若不计重力，初速度v0E，带电粒子将在电场中做类平抛运动。

复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。

与此相似，不计mg，v0E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。

板间距为d，板长为L，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。

①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t;在沿电为侧移。

若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢?

注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长L，应根据情况进行分析。

3.设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。

进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。

【例1】

质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。

(1)物体做的是什么运动?

(2)电场力做功多少?

(3)带电体的电性?

分析：物体做直线运动，F应与v0在同一直线上。对物体进行受力分析，若忽略mg，则物体只受Eq，方向不可能与v0在同一直线上，所以不能忽略mg。同理电场力Eq应等于mg，否则合外力也不可能与v0在同一直线上。所以物体所受合力为零，应做匀速直线运动。

电场力功等于重力功，Egd=mgd。

电场力与重力方向相反，应竖直向上。又因为电场强度方向向下，所以物体应带负电。

【例2】一平行板电容器板长L=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角=37，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=310-10C的负电荷以v0=0.5m/s的速度自A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少?带电粒子质量为多少?

解：

分析：带电粒子能沿直线运动，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示。

电场力在竖直方向的分力与重力等值反向。带电粒子所受合力与电场力在水平方向的分力相同。

根据动能定理

例：一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L处，有一根管口比小球直径略大。

撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。

求：(1)小球的初速度v;

(2)电场强度E的大小;

(3)小球落地时的动能。

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。

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。