高中物理-帶電粒子在勻強組合場中的運動教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

【課前預(yù)習(xí)案】復(fù)合場分為組合場和疊加場：組合場是或是一個電場與一個磁場相鄰，或是兩個或多個磁場相鄰；疊加場是同一區(qū)域內(nèi)有三種場中的兩種或者三種。帶電粒子在電場中的運動根據(jù)的電場力和速度的關(guān)系分為：電場力和速度共線：電場力和速度垂直：帶電粒子在磁場中的運動根據(jù)的磁感應(yīng)強度和速度的關(guān)系分為：v與B平行v與B垂直區(qū)分電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)：在勻強電場中若粒子只受電場力，F(xiàn)與V垂直時粒子的運動軌跡為：在勻強磁場中若粒子只受磁場力，B與V垂直時粒子的運動軌跡為：【課堂探究案】兩個探究：一是質(zhì)譜儀的工作原理、而是帶電粒子在三類組合場中的運動探究一：組合場的應(yīng)用：質(zhì)譜儀探究二：帶電粒子在三類組合場中的運動類型(一)先電場后磁場類型(二)先磁場后電場類型(三)從磁場進磁場學(xué)情分析：部分學(xué)生的典型錯誤已經(jīng)在課件中有所展示主要細節(jié)錯誤有：部分字母運算能力不夠（結(jié)果中出現(xiàn)未知字母、計算失誤、結(jié)果加單位……）思路不清晰、不能正確的從全局分析運動的情況。進而正確的畫圖和帶電粒子在磁場中的運動基本思路為定圓心、畫軌跡、幾何關(guān)系求半徑；在電場中的勻變速直線運動和類平拋運動。學(xué)生能基本做到以下幾點：在無邊界的勻強磁場中，能夠運用公式和幾何知識求解相關(guān)的物理量。基本掌握簡單的單邊界磁場的對稱性，圓形磁場的“徑進徑出”模型?；菊莆斩▓A心，定半徑，求時間的基本方法。具備簡單的數(shù)理結(jié)合的能力。效果分析本節(jié)課設(shè)計的基本理念是：以學(xué)生為主體，以學(xué)生的發(fā)展為中心，讓學(xué)生明確帶電粒子在組合場中的運動的基本思路的，通過了解質(zhì)譜儀的基本工作原理，進而學(xué)會帶電粒子在組合場中的運動的處理思路。通過后面的三個題型再對該問題進行深入的把握和學(xué)習(xí)。質(zhì)譜儀工作環(huán)境中的加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場構(gòu)建物理場景，需要考生將粒子的三維運動簡化為勻加速直線運動、勻速圓周運動和類平拋等平面或直線運動，考查了考生將復(fù)雜實際問題中的對象、過程轉(zhuǎn)換成物理模型的能力。《帶電粒子在組合場中的運動》教材分析：本節(jié)內(nèi)容有帶電粒子在電場和磁場中的運動，課本實例為質(zhì)譜儀、回旋加速器課后練習(xí)中涉及到速度選擇器、磁流體發(fā)電機?？疾榈慕嵌纫话闵婕暗綆щ娏Ｗ釉趧驈姶艌鲋械膱A周運動及帶電粒子在組合場或復(fù)合場中的運動。高考命題對本節(jié)內(nèi)容的考查都集中在有界磁場的范疇，而且多數(shù)是以壓軸題的形式出現(xiàn)：17年新課標全國卷：25題考查油滴在周期電場中的運動18年新課標全國卷：25題帶電粒子在電磁場中的運動19年新課標卷：24題考查帶電粒子在有界磁場中的運動2020年卷：17題考查質(zhì)譜儀的工作原理以及應(yīng)用結(jié)合近幾年的考查形式，都離不開有界磁場這個載體，因為該部分內(nèi)容對學(xué)生的綜合能力要求比較高，能反應(yīng)學(xué)生解決物理問題的綜合能力，這也達到了高考的選拔功能。2020年卷第17題利用質(zhì)譜儀工作環(huán)境中的加速電場、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場構(gòu)建物理場景，需要考生將粒子的三維運動簡化為勻加速直線運動、勻速圓周運動和類平拋等平面或直線運動，考查了考生將復(fù)雜實際問題中的對象、過程轉(zhuǎn)換成物理模型的能力。【A組(必做題)】1、如圖，在xoy平面內(nèi)，第I象限內(nèi)有勻強電場，場強大小為E，方向沿y軸正方向，在x軸正下方有勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里，今有一質(zhì)量為m，電量為e的電子（不計重力），從y軸上的P點以初速度v0垂直于電場方向進入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，沿著與x軸成450進入磁場，并能返回原出發(fā)點P。（1）說明電子的運動情況，并作出電子運動軌跡的示意圖；（2）求P點離坐標原點的距離h；（3）電子從P點出發(fā)經(jīng)過多長時間第一次返回到P點？2.如圖所示，在xOy坐標系的0≤y≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強電場，在d≤y≤2d的區(qū)域內(nèi)分布著垂直于xOy平面向里的勻強磁場，MN為電場和磁場的交界面，ab為磁場的上邊界。現(xiàn)從原點O處沿x軸正方向發(fā)射出速率為v0、比荷(電荷量與質(zhì)量之比)為k的帶正電粒子，粒子運動軌跡恰與ab相切并返回磁場。已知電場強度E＝eq\f(3v02,2kd)，不計粒子重力和粒子間的相互作用。求：(1)粒子第一次穿過MN時的速度大小和水平位移的大?。?2)磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。3、A、B兩個帶正電的粒子，所帶電荷量分別為q1與q2，質(zhì)量分別為m1和m2。若不計重力，兩粒子由靜止開始經(jīng)相同加速電場加速后，經(jīng)右板的同一小孔進入同一偏轉(zhuǎn)電場，假設(shè)兩粒子均能落在B板上，則兩粒子是否落在B板同一位置？思路引導(dǎo)：試推導(dǎo)水平位移和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值的表達式，然后判斷兩個粒子是否落在同一位置如果都能打出電場，再推導(dǎo)偏轉(zhuǎn)距離和速度偏角正切值，判斷運功軌跡是否重合？探究結(jié)論：【上接例2】（3）eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(1,1)H在電場中的運動軌跡是否重合？（4）eq\o\al(2,1)H第一次離開磁場的位置到原點O的距離？【B組(選做思考題)】在如圖所示的坐標系內(nèi)，PQ是垂直于x軸的分界線，PQ左側(cè)的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)分布著勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里，AC邊有一擋板可吸收電子，AC長為d。PQ右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場，兩極板長度為eq\f(1,2)d，間距為d。電場右側(cè)的x軸上有足夠長的熒光屏?，F(xiàn)有速率不同的電子在紙面內(nèi)從坐標原點O沿y軸正方向射入磁場，電子能打在熒光屏上的最遠處為M點，M到下極板右端的距離為eq\f(1,2)d，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，不考慮電子間的相互作用以及偏轉(zhuǎn)電場邊緣效應(yīng)，求：(1)電子通過磁場區(qū)域的時間；(2)偏轉(zhuǎn)電場的電壓U；(3)電子至少以多大速率從O點射出時才能打到熒光屏上。課后反思：本節(jié)課在過去2017年到2019年的全國卷中都是以壓軸題的形式出現(xiàn)，2020年自主命題以后仍是以倒數(shù)第二個答題的形式出現(xiàn)，并且有四小問。本屆在高考中的地位可見一斑。因此本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生的繪圖、邏輯思維、過程分析、計算、快速建模能力要求都很高。在教授過程中主要還是以鍛煉和提升學(xué)生的解題思路為主，讓學(xué)生明確基本題型和應(yīng)對策略。個人認為還是要在思路分析和過程分析、畫運動過程圖上下功夫。【課程標準解讀】1.會分析帶電粒子在組合場中的運動并會畫運動軌跡.（重點）2.能靈活選擇解題工具計算帶電粒子在組合場中相關(guān)物理量（難