高中物理 帶電粒子在磁場中的運動教學設計 新人教版選修

1、說帶電粒子在磁場中的運動教學設計尊敬的各位領導、老師：大家好，我是新林一中高二組物理教師韓力群。今天我說課的內容是全日制普通高級中學物理教科書第二冊第十五章磁場中的第五節(jié)課帶電粒子在磁場中的運動 質譜儀，下面以下幾個方面對這節(jié)課的教學設計進行闡述分析。首先我說說這節(jié)課設計理念根據新課程的理念，借鑒新的教學經驗，注重學生學習方式的轉變，使學生學會把握信息，尋找規(guī)律，系統(tǒng)歸納知識，從而達到提高學習效率的目的。二、說教材分析 教材的地位和作用：本節(jié)課是高二電磁部分的重點章節(jié)之一，在歷屆高考命題中特別是綜合計算題部分屢次出現，這是本章教學中不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。在教學大綱中“帶電粒子在磁場中的運動”

2、為B級要求，“質譜儀”為A級要求。本節(jié)課的理論基礎是“力學部分曲線運動知識尤其是勻速圓周運動相關內容和前一節(jié)洛侖茲力相關內容”。因此這一節(jié)既是力學部分和電磁學部分舊知識的回憶復習，又是將這兩部分有機整合進行全新理論的構建過程。通過本節(jié)學習，學生一方面加強了洛侖茲力作用特點的認識以及勻速圓周運動向心力概念的把握，另一方面將兩者結合最終得出帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，學生能夠充分體會到物理知識的聯(lián)系性和規(guī)律性，這不僅有助于他們學會知識，而且使他們會學知識，學好本節(jié)內容將增強學生科學素質，能為今后進一步更好地掌握學習方法打下基礎。 教材的處理：依托教材，靈活補充，增加從網上下載的質譜儀、回旋加速器等

3、相關知識，拓寬學生知識面，提高學生學習興趣。三、說學情分析（從學生已有知識和經驗學生可能遇到的困難）高二學生已有一定的閱讀、分析、歸納概括的能力，總體上學生已經學習了勻速圓周運動內容，能夠計算關于圓周運動向心力、半徑、周期等問題，在本章前面部分，業(yè)已學習過運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力的大小計算、方向判定。但學生學習水平各異，基礎掌握參差不齊，對知識點的掌握缺乏系統(tǒng)性，學生分析問題解決問題的能力還不是很全面，因此本節(jié)中“命題求解的思路”對于學生來說是需要重點加強掌握的。針對以上情況，結合教材和設計理念，確定以下教學目標。四、說教學目標、教學重、難點設計1. 教學目標：（一）知識與技能、理解帶電

4、粒子的初速度方向與磁感應強度方向垂直時，做勻速圓周運動、會推導帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑、周期公式，并會用它們解決有關問題、知道質譜儀的工作原理（二）過程與方法、通過回憶洛倫茲力方向與觀察演示課件相結合分析培養(yǎng)學生透過現象抓住內在本質聯(lián)系的洞察能力 、通過推理、判斷帶電粒子在磁場中的運動性質的過程，培養(yǎng)學生嚴密的邏輯分析推理能力。（三）情感態(tài)度與價值觀質譜儀將基本的帶電粒子在磁場中運動規(guī)律直接推至科研最前沿同位素的分析測定，讓學生親身體會到物理知識對于人類認識與改造世界過程中所起的巨大作用，有助于培養(yǎng)學生對物理的學習興趣。（四）美育滲透點（由于帶電粒子在磁場中運動軌跡精美，本節(jié)課可以

5、對學生進行美育滲透。）用仿真物理實驗室軟件演示粒子在磁場中做各種運動的精美圖像感染學生，提高學生對物理學圖像形式美的審美感受力。2.教學重點與難點：教學重點帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和周期公式，并能用來分析有關問題。教學難點本節(jié)難點為確定垂直進入勻強磁場中的帶電粒子運動是垂直磁場平面上的勻速圓周運動，綜合運用力學知識、電磁學知識解決帶電粒子運動的問題。設為難點其原因主要是中，學生對向心力與勻速圓周運動認識的生疏遺忘以及缺乏左手定則與空間想象力的結合能力；而在中，動量與能量關系本身就是學生感到繁雜的知識點，再與本節(jié)課的新知識相結合，更加成為學生難以掌握的一道坎。（本節(jié)課設有一個疑點

6、）帶電粒子的重力通常為什么不考慮？（由學生發(fā)現探討解決） 五、說教法、學法設計教法：本節(jié)課從研究帶電粒子在電場中運動情況與磁場中運動情況對比入手，采用啟發(fā)式教學與發(fā)現法想結合，引導學生自己一步步得出帶電粒子在磁場中的運動軌跡情況，并輔以直觀演示法與分析歸納法等綜合教學方法，使學生建立猜想觀察分析推理歸納應用這一學習流程。 學法： 對學生進行科學發(fā)現流程化的學法指導，使他們建立科學、合理、有效的學習體系。學生認真觀察實驗現象，結合運動和力的關系分析粒子做勻速圓周運動的原因，總結規(guī)律，積極思考、討論例題，對規(guī)律加深理解、提高應用能力六、 說教學手段教學手段只是課堂教學的輔助部分，因此力求實用、科學

7、合理，適合本課特點，因此用實物投影儀增大課堂容量、提高課堂效率，利用多媒體課件展示帶電粒子在磁場中的各種運動，特別是通過仿真物理實驗室軟件很容易模擬不同質量、電量、電性的粒子的運動，直觀易于接受，很好突破難點。用質譜儀、回旋加速器等圖片增加學生學習興趣。七、說教學流程 （整體感知）本節(jié)教學首先通過演示實驗告訴學生，當帶電粒子的初速度方向與磁場方向垂直時，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動這一結論，然后試著用力與運動的關系分析粒子為什么做勻速圓周運動，再由學生推導帶電粒子在磁場中的運動半徑和周期。1、新課引入（本節(jié)課我設計兩個高題導入，問題復習鞏固舊知識為本課做鋪墊）(1).首先引導學生回顧帶電粒子

8、在勻強磁場中所受洛侖茲力的大小及方向,知道大小F洛=qvB，方向則根據左手定則判斷(始終垂直于速度方向)問題 (2).設計兩種情況下帶電粒子運動軌跡：垂直進入勻強電場 垂直進入勻強磁場，比較各自運動情況多數學生等很快從舊知識中得出在垂直進入勻強電場情況下，粒子做類似于平拋運動，而對于情況垂直進入勻強磁場，部分學生根據則根據“洛侖茲力方向垂直于v方向”的結論立刻回答中粒子也做類似平拋運動，另一部分學生則表現為猶豫不決。教師在此不管學生回答正確與否都應馬上追問：為什么？引導學生思考，并最終推翻原來學生錯誤結論。但留下疑問，中粒子究竟應該如何運動？2、觀察演示實驗：(1)利用仿真物理實驗室軟件模擬帶

9、電粒子在電場、磁場中運動，(2)洛侖茲力演示儀（先介紹洛倫茲力演示儀的工作原理，由電子槍發(fā)出的電子射線可以使管內的低壓水銀蒸氣發(fā)出輝光，顯示出電子的徑跡。并說明相關問題160-161頁）實驗現象在電場中粒子軌跡是拋物線，在磁場中軌跡彎曲成圓形。洛侖茲力演示儀中可以清楚地看到，在沒有磁場作用時，電子的徑跡是直線；在管外加上勻強磁場（這個磁場是由兩個平行的通電環(huán)形線圈產生的），電子的徑跡變彎曲成圓形。由此解答了學生剛才在情形中所留問題。但接下來就是解決為何軌跡為圓形的問題。也就是引入本課的重、難點。3、突出重點，化解難點 (1).軌跡問題先設計下列一組設問，引導學生思考F洛在什么平面內？它與v的方

10、向關系如何？先提醒學生利用左手定則回答，并要求考慮在一系列連續(xù)的變化過程中，兩者之間的聯(lián)系和變化情況，最后教師用受力分析和幾何作圖詳細闡明這一過程，幫助學生化解此出難點F洛對運動電荷是否做功？ 提醒學生利用做功知識來考慮F洛對運動電荷起何作用？ 提醒學生在回答時將此作用與向心力對做勻速圓周運動物體所起的作用進行類比帶電粒子在磁場中的運動具有什么特點？ 提醒學生利用向心力與勻速圓周運動知識來回答 帶電粒子在磁場中的運動軌跡這一重點就在教師精心設計引導下由學生自行解決（2）.半徑公式與周期公式設問：帶電粒子做勻速圓周運動時什么力作為向心力?學生答：F向=F洛=qvB設問：向心力與速度、半徑關系?學

11、生答：F向=mv2/r繼續(xù)推導得出：qvB= mv2/r r = mv/ qB，即半徑公式，鼓勵學生試著推導周期公式，結合前面已得的半徑公式，學生不難得出T=2m/qB，即周期公式。半徑公式與周期公式的實際問題應用設計下列幾點討論:質量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的動量垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關系如何？質量不同電量相同的帶電粒子，若以大小相等的能量垂直進入同一勻強磁場，它們的軌道半徑關系如何？在同一磁場中做半徑相等的圓周運動的氫、氦原子核，哪個運動速度大？同一帶電粒子，在磁場中做圓周運動，當它的速率增大時，其周期怎樣改變？通過上述討論可在加速學生對于兩個公式應用的熟練掌握同

12、時解決能量和動量在其中的應用關系。(3)質譜儀 先安排課本P162例題作為學生過渡性練習，再舉一道例題：例2當氫的三種同位素如氕（）、氘（）、氚（）以相同的速度進入同一勻強磁場，求它們的軌道半徑比?(電腦課件顯示)引導學生分析出氕（）、氘（）、氚（）的運動半徑不一樣如果有一種儀器能夠利用這一原理把幾種同位素從同一入口飛入，從不同入口飛出的話，就檢測出某一束粒子中是否含有同位素了，如果有，若能準確測量出每一種同位素的運動半徑，就能夠準確測定同位素的原子量了，利用這一原理制造出的一種儀器叫做質譜儀以此例幫助學生加深對質譜儀原理和功用的認識。4、反饋練習，鞏固知識 為使學生所學知識具有穩(wěn)定性，并使知

13、識順利遷移。本堂課安排兩道習題進行鞏固練習，課堂練習的的安排應遵循由易及難，循序漸進的的教學原則。其中例3是對周期公式的簡單應用，目的在于熟練運用相關知識，例4則是在此基礎上更進一步，將較復雜的粒子偏轉的平面幾何知識與周期公式和半徑公式相結合，使學生思維想縱深化發(fā)展。例3一帶電粒子在勻強磁場中作勻速圓周運動，運動周期為210-5s.已知勻強磁場的磁感應強度為0.8T，則該粒子的質量與其電量的比值為多少？ 例 4 同一種帶電粒子以不同的速度垂直射入勻強磁場中，其運動軌跡如圖所示，則可知（1）帶電粒子進入磁場的速度值有幾個？（2）這些速度的大小關系為。（3）三束粒子從O點出發(fā)分別到達1、2、3點所用時間關系為。5、總結、擴展 本節(jié)課我們學習了帶電粒子垂直于勻強磁場運動的情況，經過實驗演示和理論分析得出粒子做勻速圓周運動并根據牛頓運動定律得出粒子運動的半徑公式和周期公式最后我們討論了它的一個具體應用質譜儀但應注意的是如果帶電粒子速度方向不是垂