新興縣惠能中學(xué)小專(zhuān)題研究教學(xué)設(shè)計(jì)之二

1、新興縣惠能中學(xué)小專(zhuān)題研究教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)反思（二）帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題課粵教版教材 3-1模塊習(xí)題課 第三章 第六節(jié)作者姓名：物理 工作單位：新興縣惠能中學(xué)聯(lián)系電話郵 箱：lxe2040204【課題】帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題課（1課時(shí)）【教學(xué)內(nèi)容分析】1.課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)的要求：理解運(yùn)動(dòng)電荷垂直磁感線飛入磁場(chǎng)中的軌跡是圓周，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。會(huì)分析運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力情況，并掌握其運(yùn)動(dòng)半徑和周期的公式推導(dǎo)及應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)電荷穿越有界磁場(chǎng)后的各個(gè)物理量的分析與計(jì)算2.教材的地位和作用：本節(jié)教材既聯(lián)系了高一的勻速圓周運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，又承接前面帶電粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力

2、的內(nèi)容，并且在高三復(fù)習(xí)課上復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的受力分析問(wèn)題求解，也需要本節(jié)知識(shí)的鋪墊3教材的編寫(xiě)思路：能從洛倫茲力提供向心力開(kāi)始推導(dǎo)出帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及周期。能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)電荷在穿越有界磁場(chǎng)后的速度偏轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角的關(guān)系求解位移偏轉(zhuǎn)量及運(yùn)動(dòng)時(shí)間。掌握在混合場(chǎng)中分析受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法。4. 教材處理：本節(jié)以練習(xí)為主，先復(fù)習(xí)與本節(jié)有密切關(guān)系的內(nèi)容，能有效降低接下來(lái)學(xué)生解題的難度。然后觀察學(xué)生做題的情況，針對(duì)學(xué)生的做題情況以及學(xué)生平時(shí)在解題過(guò)程中出現(xiàn)得比較多的問(wèn)題，如：1. 不書(shū)寫(xiě)演算過(guò)程；2. 不注意文字表達(dá)；3. 分析不夠仔細(xì)；4. 公式記不準(zhǔn)；5. 亂寫(xiě)關(guān)系式；6. 書(shū)寫(xiě)不太規(guī)范；7

3、. 作圖不規(guī)范等問(wèn)題，著重強(qiáng)調(diào)解計(jì)算題的規(guī)范性，培養(yǎng)學(xué)生良好的解題思維習(xí)慣和解題書(shū)寫(xiě)習(xí)慣，故需要特別強(qiáng)調(diào)解計(jì)算題的一般思維和書(shū)寫(xiě)的規(guī)范性?！窘虒W(xué)對(duì)象分析】1.學(xué)生的興趣：高二的學(xué)生已經(jīng)有了一定的邏輯思維能力和抽象思維能力。教學(xué)中要繼續(xù)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維，引導(dǎo)學(xué)生充分思考，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。2.學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)內(nèi)容，能夠計(jì)算關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)向心力、半徑、周期等問(wèn)題，在本章前面部分，業(yè)已學(xué)習(xí)過(guò)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力的大小計(jì)算、方向判定。3.學(xué)生的認(rèn)識(shí)特點(diǎn)：具體分析：我任教的是本校的普通班，基礎(chǔ)掌握參差不齊，學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力還不是很全面，本

4、節(jié)中命題求解的思路對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)是需要重點(diǎn)加強(qiáng)掌握的?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)與技能（1）理解運(yùn)動(dòng)電荷垂直磁感線飛入磁場(chǎng)中的軌跡是圓周，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（2）會(huì)分析運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力情況，并掌握其運(yùn)動(dòng)半徑和周期的公式推導(dǎo)及應(yīng)用；（3）了解質(zhì)譜儀原理，并能舉一反三理解速度選擇器，磁流體發(fā)電機(jī)等新科技應(yīng)用的原理；（4）運(yùn)動(dòng)電荷穿越有界磁場(chǎng)后的速度偏轉(zhuǎn)角、位移偏轉(zhuǎn)量的分析與計(jì)算；（5）著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生做計(jì)算題的解題規(guī)范性。2.過(guò)程與方法（1）能從洛倫茲力提供向心力開(kāi)始推導(dǎo)出帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及周期；（2）能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)電荷在穿越有界磁場(chǎng)后的速度偏轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角的關(guān)系求解位移偏轉(zhuǎn)量及運(yùn)動(dòng)時(shí)間

5、；（3）掌握在混合場(chǎng)中分析受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）理解物理的基本原理，其應(yīng)用的最終目的是科學(xué)與生活實(shí)踐；（2）新科技的發(fā)展有賴(lài)于物理學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】運(yùn)動(dòng)電荷半徑及周期的計(jì)算公式推導(dǎo)以及應(yīng)用，穿過(guò)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)電荷偏轉(zhuǎn)位移及偏轉(zhuǎn)角的分析，總結(jié)解計(jì)算題的解題規(guī)范和步驟。【教學(xué)難點(diǎn)】混合場(chǎng)作用下的平衡條件分析、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析?！窘虒W(xué)策略設(shè)計(jì)】本節(jié)課在教學(xué)的指導(dǎo)思想上，始終堅(jiān)持“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的原則，通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境和有效的設(shè)問(wèn)引導(dǎo)，讓學(xué)生親歷物理知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程；在教學(xué)方法和手段上，以講授為主、結(jié)合演示和討論等多種方法，在學(xué)法指導(dǎo)上，讓學(xué)生嘗試自己觀察思考、

6、分析概括，得出結(jié)論；使學(xué)生在獲取知識(shí)過(guò)程中，領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的研究方法，受到科學(xué)思維方法訓(xùn)練以及協(xié)作精神、探索精神等情感態(tài)度價(jià)值觀教育。 【教學(xué)流程圖】【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入課題復(fù)習(xí)提問(wèn)1、洛倫茲力公式f=qvb2、僅在洛倫茲力作用下的運(yùn)動(dòng),帶電粒子僅在洛倫茲力作用下作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，即： 提問(wèn)：帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中會(huì)受到哪些作用？當(dāng)熟讀方向與磁場(chǎng)垂直時(shí)，做什么運(yùn)動(dòng)？什么力提供向心力？復(fù)習(xí)思考復(fù)習(xí)引入，與過(guò)去的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)?！局R(shí)補(bǔ)充】有關(guān)圓的幾何關(guān)系：（1）切線定義：一條剛好觸碰到曲線上某一點(diǎn)的直線（2）弦切角定義：頂點(diǎn)在圓上，一邊和圓相交，另

7、一邊和圓相切的角（3）圓心角定義：頂點(diǎn)在圓心的角。（4）弦與半徑的關(guān)系：引導(dǎo)學(xué)生回顧：有關(guān)圓的知識(shí)。提問(wèn)學(xué)生：什么是圓的切線？弦切角？圓心角？弦與半徑是什么關(guān)系？回顧思考回答知識(shí)準(zhǔn)備，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)提供知識(shí)基礎(chǔ)。啟發(fā)學(xué)生思維，讓學(xué)生大膽說(shuō)出自己的想法。從而了解學(xué)生的前概念，并根據(jù)學(xué)生的前概念，調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，從而打下引導(dǎo)學(xué)生從前概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的思想基礎(chǔ)?！局R(shí)應(yīng)用】讓學(xué)生做一道簡(jiǎn)單又典型的習(xí)題：如圖所示，在以o點(diǎn)為圓心，r為半徑的圓形真空內(nèi)，存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q從a點(diǎn)以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向正對(duì)o點(diǎn)射入磁場(chǎng)中從c點(diǎn)射出，aoc=120°，

8、aboc（1）該粒子帶何種電荷？（2）確定它的圓心，并畫(huà)出它在磁場(chǎng)中的軌跡？（3）求出它的軌道半徑r？（4）求出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b？求該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為多少？學(xué)生做練習(xí)，教師指導(dǎo)，指出學(xué)生的錯(cuò)誤地方，與學(xué)生共同分析。思考訓(xùn)練讓學(xué)生熟悉運(yùn)用以上復(fù)習(xí)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)解決帶點(diǎn)粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)學(xué)生解題的漏洞，便于更正。主要問(wèn)題有：1. 不書(shū)寫(xiě)演算過(guò)程；2. 不注意文字表達(dá)；3. 分析不夠仔細(xì)；4. 公式記不準(zhǔn)；5. 亂寫(xiě)關(guān)系式；6. 書(shū)寫(xiě)不太規(guī)范；7. 作圖不規(guī)范?！痉椒偨Y(jié) 強(qiáng)調(diào)規(guī)范】找圓心、畫(huà)軌跡是解題的基礎(chǔ)。帶電粒子垂直于磁場(chǎng)進(jìn)入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下必作勻速圓

9、周運(yùn)動(dòng)，抓住運(yùn)動(dòng)中的任兩點(diǎn)處的速度，分別作出各速度的垂線，則二垂線的交點(diǎn)必為圓心；或者用垂徑定理及一處速度的垂線也可找出圓心；再利用數(shù)學(xué)知識(shí)求出圓周運(yùn)動(dòng)的半徑及粒子經(jīng)過(guò)的圓心角從而解答物理問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生思維：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的分析這類(lèi)問(wèn)題，重要的是畫(huà)軌跡，找圓心和求半徑。和學(xué)生一起總結(jié)解題步驟： 1圓心的確定。因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)fv，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)（一般是射入和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn)），先作出切線找出v的方向再確定f的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力f的方向畫(huà)其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中一根弦的中垂線上，作出圓心位值，見(jiàn)圖1。 

10、;  2半徑的確定和計(jì)算。利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑（或圓心角），并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)： 第一，粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角，并等于ab弦與切線的夾角（弦切角）的2倍，即2。見(jiàn)圖2。    第二，相對(duì)的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即180°。3粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定。 若要計(jì)算轉(zhuǎn)過(guò)任一段圓弧所用的時(shí)間，則必須確定粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧所對(duì)的圓心角，利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°計(jì)算出圓心角的大小，并由表達(dá)式t/2*t，確定通過(guò)該段圓弧所用的時(shí)間，其中t即為

11、該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角越大，所用時(shí)間t越長(zhǎng)，注意t與運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)。思考總結(jié)分析回答理解記憶總結(jié)規(guī)律，強(qiáng)調(diào)解題規(guī)范?！局R(shí)應(yīng)用 拓展提高】1.abcd為矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，邊長(zhǎng)分別是ab=h，bc=h，某帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q以速度v從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場(chǎng)，恰好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)（1）該粒子帶何種電荷？（2）確定該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心。（3）求出該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r？（4）求出磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b？(4)求這個(gè)帶電粒子通過(guò)磁場(chǎng)所用的時(shí)間？ 2. 如圖所示,勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.一個(gè)帶電量為q，質(zhì)量為m的液滴在平行紙面的平面上作速率為

12、的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)帶 電荷，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?方向 電場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)為 ，液滴的運(yùn)動(dòng)半徑為 . 3. 如圖所示，在y0的空間中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)沿y軸負(fù)方向；在y0的空間中，存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直xy平面（紙面）向外。一電量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運(yùn)動(dòng)粒子，經(jīng)過(guò)y軸上yh處的點(diǎn)p1時(shí)速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過(guò)x軸上x(chóng)2h處的 p2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，并經(jīng)過(guò)y軸上y-2h處的p3點(diǎn)。不計(jì)重力。求（l）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。（2）粒子到達(dá)p2時(shí)速度的大小和方向。（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。提示學(xué)生：每類(lèi)題都有其自己的特點(diǎn)，要善于找出關(guān)鍵關(guān)系。教師在分析過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生的思考，多讓學(xué)生提出自己的見(jiàn)解。注意指出要

13、注意哪些地方。教師在講解的過(guò)程中注意分析學(xué)生的錯(cuò)誤例子，幫助學(xué)生在解題過(guò)程中注意哪些問(wèn)題。聽(tīng)講練習(xí)思考通過(guò)老師一步步的引導(dǎo)，提高學(xué)生的邏輯推理能力；并將規(guī)律教學(xué)導(dǎo)入應(yīng)用階段，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，讓學(xué)生感受到物理的科學(xué)性和實(shí)用性。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，增長(zhǎng)學(xué)生的見(jiàn)聞，豐富課堂，進(jìn)步突出重點(diǎn)?！景鍟?shū)設(shè)計(jì)】有關(guān)圓的幾何關(guān)系（1）切線定義：一條剛好觸碰到曲線上某一點(diǎn)的直線（2）弦切角定義：頂點(diǎn)在圓上，一邊和圓相交，另一邊和圓相切的角（3）圓心角定義：頂點(diǎn)在圓心的角。（4）弦與半徑的關(guān)系：解題步驟：1圓心的確定     因?yàn)槁鍌惼澚指向圓心，根據(jù)

14、fv，畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)（一般是射入和射出磁場(chǎng)兩點(diǎn)），先作出切線找出v的方向再確定f的方向，沿兩個(gè)洛倫茲力f的方向畫(huà)其延長(zhǎng)線，兩延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心，或利用圓心位置必定在圓中一根弦的中垂線上，作出圓心位值，見(jiàn)圖1。 2半徑的確定和計(jì)算     利用平面幾何關(guān)系，求出該圓的可能半徑（或圓心角），并注意以下兩個(gè)重要的幾何特點(diǎn)：第一，粒子速度的偏向角等于轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角，并等于ab弦與切線的夾角（弦切角）的2倍，即2。見(jiàn)圖2。第二，相對(duì)的弦切角相等，與相鄰的弦切角互補(bǔ)，即180°。 3粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定     若要計(jì)算轉(zhuǎn)過(guò)任一段圓弧所用的時(shí)間，則必須確定粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧所對(duì)的圓心角，利用圓心角與弦切角的關(guān)系，或者利用四邊形內(nèi)角和等于360°計(jì)算出圓心角的大小，并由表達(dá)式t/2*t，確定通過(guò)該段圓弧所用的時(shí)間，其中t即為該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角越大，所用時(shí)間t越長(zhǎng)，注意t與運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)?！窘虒W(xué)反思】：一般習(xí)題課都有一些共同的問(wèn)題，就是學(xué)生的練習(xí)量是否合理，以及學(xué)生的基礎(chǔ)和做題情況各不相同，能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在解題過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并及時(shí)歸納總結(jié)和加以糾正。對(duì)于容易出現(xiàn)以及反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題，要著重強(qiáng)調(diào)，重點(diǎn)訓(xùn)