1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 教学设计-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.docxVIP

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带电粒子在匀强磁场中的运动

〖教材分析〗

《带电粒子在匀强磁场中的运动》是高中物理人教版选修二第一章《安培力与洛伦兹力》的第三节的内容。本章是高中物理电磁学部分的重点章节之一，

本节课又是本章内容中的重中之重，是历届高考命题中的热点和频考点。

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，既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分有机整合进行全新理论的构建过程。学好本节内容将增强学生科学素质，

能为今后进一步更好地掌握学习方法打下基础。

一、整体分析：本章讲述的是电磁关系中基本理论之一的磁场以及磁场与电流和运动电荷间的作用规律。本节课的理论基础是力学部分的曲线运动知识尤其是匀速圆周运动和向心力相关内容以及前一节洛仑兹力概念和特点等内容。因此，这一节既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分有机整合进行全新理论的构建过程，同时也为带电粒子在复合场的运动研究奠定了基

础。

二、教材安排：教材采用了实验探究加理论分析与推导的方式进行教学。通过实验把抽象化为形象，带着得到的感性材料，再进行理论分析，让学生在这一学习过程中对理论与实践相结合的研究方法有所体会，并且在学习过程中尝到成

功的喜悦。

通过本节课的学习，学生一方面加强了对洛仑兹力作用特点以及匀速圆周运动向心力概念的把握，另一方面通过分析力与运动的关系得出带电粒子在磁场中的运动规律。而且，本节从实验探究，到理论分析，再到实际应用，让学生不但

掌握知识，而且也增强学生的科学素质，培养了探究精神，提高了学生分析问题、

解决问题的能力。

〖学情分析〗

学生的知识基础：高二学生已经学习过匀速圆周运动、洛伦兹力、粒子在电场中的运动等知识，并会运用牛顿第二定律和动能定理解决问题，已经储备了基

本知识与技能。

学生的思维基础：平时教学中，注重“模型分析－猜想－实验验证－上升理

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论”模式的教学，学生已习惯于这种科学探究的学习模式。

学生的心理特点：学生在强烈兴趣（实验引入）的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。本节课最好采用的教学方法：先实验探究，再理论分析与推导，最后强化巩固。先实验观察再理论论证比较符合一般学生的认知过程，也可降低学习的难度。教学过程中，应以学生为主体，以教

师为主导。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：知道带电粒子沿着与磁场垂直的方向射入匀强磁场会在磁场中做匀速圆周运动，能推导出匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并应用分析能解

释有关的现象，解决有关实际问题。

科学探究：经历实验验证带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动以及其运动半径与磁感应强度的大小和入射速度的大小有关的过程，体会物理理论必须

经过实验检验。

科学思维：知道洛伦兹力作用带电粒子做匀速圆周运动的周期与速度无关。

能用洛伦兹力分析带电粒子在磁场中的圆周运动。

〖教学重难点〗

教学重点：带电粒子在匀强磁场中的运动的受力分析及运动径迹。

教学难点：带电粒子在匀强磁场中的分析方法。

〖教学准备〗

多媒体课件、洛伦兹力演示仪等。

〖教学过程〗

一、新课引入

1.播放视频《极光魅影》，现象壮观极为引人注意，学生带着好奇进入到课堂中。

2.复习：洛伦兹力的大小、方向及特点、力和运动的关系

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二、新课教学

在现代科学技术中，常常要研究带电粒子在磁场中的运动。

如果沿着与磁场垂直的方向发射一束带电粒子，请猜想这

束粒子在匀强磁场中的运动径迹，你猜想的依据是什么?

（一）带电粒子在匀强磁场中的运动

理论分析：对粒子进行受力情况，受到洛伦兹力的作用

且方向与带电粒子初速度的方向垂直，所以洛伦兹力只改变

粒子速度的方向，不改变粒子速度的大小，洛伦兹力对粒子

起到了向心力的作用。所以，沿着与磁场垂直的方向射入磁

场的带电粒子，即：

结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

思考与讨论：垂直射入磁场的带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，圆周

的半径可能与哪些因素有关?周期可能与哪些因素有关?

（二）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径和周期

洛伦兹力提供了它做匀速圆周运动向心力，即

F洛=F向

设带电粒子质量为m，电荷量为q，运动速度为v。磁感应强度大小为B。

洛伦兹力大小为qvB，向心力表达式选用，则qvB=

先约分再整理一下，半径

mv

r=

qB

从这个结果可以看出，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的

半径与它的质量、速度成正比，与电荷量、磁感应强度成反比。

（三）带电粒子在磁场中做圆周运动的周期

那么它的周期式子怎么样的呢？

匀速圆周运动的周期T=

将r=它代入约分得T=

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从这个公式可以看出周期由磁场和粒子的荷质比决