彭福元

(廣州市第六十五中學(xué)，廣東 廣州 510014)

“帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運動”教學(xué)設(shè)計

彭福元

(廣州市第六十五中學(xué)，廣東 廣州 510014)

帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運動是高考物理中的重點也是難點，既考察了學(xué)生的運算能力，也考察了學(xué)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(xiàn)組合場和疊加場交匯知識的考察.

帶電粒子；勻強(qiáng)電場；勻強(qiáng)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(xiàn))、疊加場(空間同一區(qū)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(nèi)容的頻率極高，特別是計算題，題目難度大，涉及面廣，考察學(xué)生的建模，解決問題的能力.

二、學(xué)情分析

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

三、教學(xué)方法

運用分析推理法，對粒子在勻強(qiáng)磁場和電場中的運動進(jìn)行分析推理，結(jié)合講述法和練習(xí)，提高學(xué)生的分析能力和邏輯思維能力.

四、教學(xué)手段

運用多媒體輔助教學(xué)設(shè)備、自制課件

五、教學(xué)目標(biāo)

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(fù)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(qiáng)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(fù)雜的曲線運動.要清楚場的性質(zhì)、方向、強(qiáng)弱、范圍等；帶電粒子依次通過不同場區(qū)時，由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運動情況；正確地畫出粒子的運動軌跡圖；根據(jù)區(qū)域和運動規(guī)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(guī)律處理；要明確帶電粒子通過不同場區(qū)的交界處時速度大小和方向關(guān)系，上一個區(qū)域的末速度往往是下一個區(qū)域的初速度.

六、情感、態(tài)度與價值觀

通過對復(fù)合場中的運用，則可以培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力、分析綜合能力以及運用數(shù)學(xué)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(fù)雜問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密的科學(xué)態(tài)度.

七、教學(xué)重點和難點

教學(xué)重點：理解帶電粒子在復(fù)合場中的運用；

教學(xué)難點：描述粒子的運動軌跡，分析運動過程.

八、教學(xué)流程示意圖

提出問題引入課題→結(jié)合課題進(jìn)行受力場的分析→理性探究運動規(guī)律→建立相應(yīng)的模型分析→鞏固拓展，實現(xiàn)知識的遷移

九、教學(xué)過程

教師活動學(xué)生活動設(shè)置意圖創(chuàng)設(shè)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(xué)知識回答問題,對運動情況進(jìn)行猜測、思考激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心,讓學(xué)生明白這幾課要學(xué)習(xí)的重點,并且讓學(xué)生能夠?qū)⒆⒁饬械剿懻摰膯栴}上.進(jìn)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(jìn)行組合場的分析)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已做過的題目和學(xué)過的知識進(jìn)行這一類題型的總結(jié).讓學(xué)生清楚場的性質(zhì)、方向、強(qiáng)弱、范圍等;帶電粒子依次通過不同場區(qū)時,由受力情況確定粒子在不同區(qū)域的運動情況;正確地畫出粒子的運動軌跡圖;根據(jù)區(qū)域和運動規(guī)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(guī)律處理;明確帶電粒子通過不同場區(qū)的交界處時速度大小和方向關(guān)系,上一個區(qū)域的末速度往往是下一個區(qū)域的初速度.然后做一道此類型的題目,讓學(xué)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(jìn)行結(jié)合,首先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)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(jù)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(dāng)向心力而做勻速圓周運動;當(dāng)粒子在疊加場中做復(fù)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(xué)生能夠徹底理解帶電粒子在該疊加場的運動情況.學(xué)生運用已經(jīng)復(fù)習(xí)過的知識進(jìn)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(lǐng)下進(jìn)行總結(jié)模型解答的步驟.并根據(jù)所學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行題目的解答,總結(jié)形成自己的知識.培養(yǎng)學(xué)生問題探究的正確思維過程,根據(jù)不同的類型場,形成不同類型的模型,并且學(xué)會分析這些類型題目,嘗試解答.讓學(xué)生能夠?qū)@些模型熟練應(yīng)用,讓學(xué)生獲得感性的認(rèn)識,同化理性推導(dǎo)的結(jié)果.拓展磁場與現(xiàn)代科技的結(jié)合應(yīng)用,如質(zhì)譜儀、速度選擇器、回旋加速器等的應(yīng)用,讓學(xué)生構(gòu)建這些題目中的模型,拓展學(xué)生的思維.學(xué)生在觀察的時候,既可以加強(qiáng)對前兩種模型的認(rèn)知,也可以拓展視野.讓學(xué)生掌握并內(nèi)化物理學(xué)中研究帶電粒子運動的方法.

十、總結(jié)

鼓勵學(xué)生整理總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，讓學(xué)生分析幾種典型的模型的解題步驟，鍛煉學(xué)生的分析能力和記憶能力，讓學(xué)生能夠?qū)@幾種模型更加記憶深刻.

十一、教學(xué)反思

由于學(xué)生在第一輪復(fù)習(xí)的時候，掌握的程度是不一樣的，所以在講該知識的時候，學(xué)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(xué)的時候，要有意識地放慢教學(xué)進(jìn)程，給學(xué)生多留一點思考的空間，讓學(xué)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(jìn)行鞏固，在設(shè)置問題的時候，要能夠根據(jù)學(xué)生的實際情況，對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生在思考的同時能夠在大腦中逐步構(gòu)建不同的模型.這節(jié)課對帶電粒子在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中的組合情況和疊加情況分別進(jìn)行討論，讓學(xué)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(dǎo)學(xué)生對這兩種情況下帶電粒子的受力情況進(jìn)行模型的構(gòu)建，總結(jié)了解答的步驟，幫助學(xué)生理清思路.最后，運用高考題做拓展，讓學(xué)生學(xué)會了應(yīng)用，拓展了學(xué)生的思維.

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

[2]劉洪雍. 帶電粒子在勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場中運動的軌跡[J]. 四川師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1999(04):82-85.

[責(zé)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(xué).