“帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動”教學設計

彭福元

(廣州市第六十五中學，廣東 廣州 510014)

“帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動”教學設計

彭福元

(廣州市第六十五中學，廣東 廣州 510014)

帶電粒子在勻強電場和勻強磁場中的運動是高考物理中的重點也是難點，既考察了學生的運算能力，也考察了學生的邏輯分析能力和空間想象能力.分析這幾年高考試題，常常會出現組合場和疊加場交匯知識的考察.

帶電粒子；勻強電場；勻強磁場

一、考點分析

帶電粒子在電場和磁場中運動是高考中的重點也是難點，在高考的題目中常見的考查形式有組合場(電場、磁場、重力場依次出現)、疊加場(空間同一區域同時存在兩種以上的場)等，近幾年高考試題中，涉及本專題內容的頻率極高，特別是計算題，題目難度大，涉及面廣，考察學生的建模，解決問題的能力.

二、學情分析

經過第一輪復習，學生已經對帶電粒子在電場和磁場中應用有一定的了解，在第二輪的復習的過程中，主要是讓學生能夠具備建模能力，然后在做習題的基礎上進行拔高，對知識進行整合.為了保持學生的思維能夠流暢和活躍，逐步提出有關問題，分解成多個問題，階梯式的上升，加深學生的印象.

三、教學方法

運用分析推理法，對粒子在勻強磁場和電場中的運動進行分析推理，結合講述法和練習，提高學生的分析能力和邏輯思維能力.

四、教學手段

運用多媒體輔助教學設備、自制課件

五、教學目標

1.知識與技能

帶電粒子在電場和磁場中的平衡問題；帶電粒子在電場和磁場中運動分析的基本方法和處理此類問題的基本思路，解決帶電粒子在電場和磁場中運動的復雜問題.利用幾何知識處理物理問題；描述粒子的運動軌跡，分析運動過程.

2.過程與方法

通過對帶電粒子在勻強電場和磁場中運動，掌握幾種基本的運動模型：勻速直線運動、勻速圓周運動以及比較復雜的曲線運動.要清楚場的性質、方向、強弱、范圍等；帶電粒子依次通過不同場區時，由受力情況確定粒子在不同區域的運動情況；正確地畫出粒子的運動軌跡圖；根據區域和運動規律的不同，將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段，對不同的階段選取不同的規律處理；要明確帶電粒子通過不同場區的交界處時速度大小和方向關系，上一個區域的末速度往往是下一個區域的初速度.

六、情感、態度與價值觀

通過對復合場中的運用，則可以培養學生的空間想象力、分析綜合能力以及運用數學知識解決物理問題的能力．以及考查考生綜合分析和解決復雜問題的能力，培養學生嚴密的科學態度.

七、教學重點和難點

教學重點：理解帶電粒子在復合場中的運用；

教學難點：描述粒子的運動軌跡，分析運動過程.

八、教學流程示意圖

提出問題引入課題→結合課題進行受力場的分析→理性探究運動規律→建立相應的模型分析→鞏固拓展，實現知識的遷移

九、教學過程

教師活動學生活動設置意圖創設情景引入新課帶電粒子在疊加場中的運動一般受什么力?猜想帶電粒子在組合場中的運動情況;帶電粒子在疊加場中的運動情況.運用已學知識回答問題,對運動情況進行猜測、思考激發學生學習的好奇心,讓學生明白這幾課要學習的重點,并且讓學生能夠將注意力集中到所要討論的問題上.進行課程1.帶電粒子在組合場中的運動.(先電場后磁場,或者是先磁場后電場的情況下進行組合場的分析)引導學生根據已做過的題目和學過的知識進行這一類題型的總結.讓學生清楚場的性質、方向、強弱、范圍等;帶電粒子依次通過不同場區時,由受力情況確定粒子在不同區域的運動情況;正確地畫出粒子的運動軌跡圖;根據區域和運動規律的不同,將粒子運動的過程劃分為幾個不同的階段,對不同的階段選取不同的規律處理;明確帶電粒子通過不同場區的交界處時速度大小和方向關系,上一個區域的末速度往往是下一個區域的初速度.然后做一道此類型的題目,讓學生能夠徹底理解帶電粒子在該組合場的運動情況.2.帶電粒子在疊加場中的運動,這種類型是將電場和磁場進行結合,首先引導學生根據帶電粒子的受力情況,弄清楚疊加場的特點;能夠正確分析帶電粒子的受力情況以及運動情況;根據粒子受力的情況畫出粒子運動的軌跡,如果這電場和磁場是正交的時候,則可以運用粒子的受力平衡來求出方程的解;若粒子做勻速直線運動,則粒子所受洛倫茲力的方向與粒子運動的方向是垂直的;粒子的重力與靜電力平衡,洛侖茲力充當向心力而做勻速圓周運動;當粒子在疊加場中做復雜的曲線運動的時候,則要能夠運用能量守恒定律求解.然后做一道此類型的題目,讓學生能夠徹底理解帶電粒子在該疊加場的運動情況.學生運用已經復習過的知識進行問題的解答和思考,分析這兩種場中粒子所受力的情況,在教師的帶領下進行總結模型解答的步驟.并根據所學習的知識進行題目的解答,總結形成自己的知識.培養學生問題探究的正確思維過程,根據不同的類型場,形成不同類型的模型,并且學會分析這些類型題目,嘗試解答.讓學生能夠對這些模型熟練應用,讓學生獲得感性的認識,同化理性推導的結果.拓展磁場與現代科技的結合應用,如質譜儀、速度選擇器、回旋加速器等的應用,讓學生構建這些題目中的模型,拓展學生的思維.學生在觀察的時候,既可以加強對前兩種模型的認知,也可以拓展視野.讓學生掌握并內化物理學中研究帶電粒子運動的方法.

十、總結

鼓勵學生整理總結本節課內容，讓學生分析幾種典型的模型的解題步驟，鍛煉學生的分析能力和記憶能力，讓學生能夠對這幾種模型更加記憶深刻.

十一、教學反思

由于學生在第一輪復習的時候，掌握的程度是不一樣的，所以在講該知識的時候，學生在分析疊加場和組合場中的受力情況的時候，不知道該從哪里思考.所以在教學的時候，要有意識地放慢教學進程，給學生多留一點思考的空間，讓學生分析粒子的受力情況和運動軌跡.同時對課本上的知識進行鞏固，在設置問題的時候，要能夠根據學生的實際情況，對學生進行引導，讓學生在思考的同時能夠在大腦中逐步構建不同的模型.這節課對帶電粒子在勻強磁場和勻強電場中的組合情況和疊加情況分別進行討論，讓學生明白了帶電粒子在組合場和疊加場中的運動軌跡，并且引導學生對這兩種情況下帶電粒子的受力情況進行模型的構建，總結了解答的步驟，幫助學生理清思路.最后，運用高考題做拓展，讓學生學會了應用，拓展了學生的思維.

[1]鄭桂梅. 探討帶電粒子在勻強電場和磁場中的運動[J]. 科技信息(學術研究),2006(07):263-265.

[2]劉洪雍. 帶電粒子在勻強電場、勻強磁場中運動的軌跡[J]. 四川師范大學學報(自然科學版),1999(04):82-85.

[責任編輯：閆久毅]

G632

A

1008-0333(2017)27-0045-02

2017-07-01

彭福元(1964.11-)，男，廣東廣州，高級，本科，從事高中物理教學.