章宗當

摘 要：解決帶電粒子在勻強磁場中的運動問題是高中物理的一大難點，只經歷新授課學習的學生，其知識結構單一，往往不能有效解決稍復雜一些的問題。在新授課的基礎上，需要通過復習課進一步優(yōu)化學生的知識結構并掌握解決此類物理問題的方法與策略。

關鍵詞：“四基”目標；教學設計；復習課

一、復習課教學目標的確定

學生在新課階段習得的知識往往是局部的，與整個知識結構是分離的。例如在新課學習時，雖然學生習得了帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的條件與動力學表達式及關于半徑與周期的求解方法，但如果我們仔細分析學生已有基礎和最終目標定位之一（能解決磁場中單粒子的運動問題），我們發(fā)現(xiàn)學生缺乏解決帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的程序與規(guī)范，缺乏對帶電粒子速度不確定性的解決策略，缺乏對動態(tài)圓中捕捉臨界圓的判斷。

二、復習課教學過程

【提問】一帶電粒子以某一初速度在勻強磁場中釋放，粒子將做什么運動？稍作停頓，師生從力與運動的角度探討。通過PPT逐步展示初速度方向與磁感應強度方向同向、垂直與銳角三種情況。

師生共同回顧，圓周運動半徑與周期的求解，并且板書從動力學與運動學公式推導得半徑與周期的過程。緊接著指出，決定半徑大小與決定周期大小的因數(shù)。帶電粒子在磁場中的圓周運動的分析方法：定圓心、畫軌跡、定半徑與算時間。隨即通過PPT展示：定圓心的三種方式（已知半徑大小與某點的速度方向，某兩點的速度方向，某點的速度方向與另一點的位置），求半徑的兩種方法（物理公式與幾何方法）和求時間的方法（通過確定圓心角來求時間）。

展示學生的第一小題求解方法，強調定圓心、畫軌跡兩個基本環(huán)節(jié)。展示第二小題求解方法，方法1：利用圓規(guī)畫出軌跡圓的圓心集合⊙O，再嘗試畫不同速度方向對應的圓軌跡，從中尋找到兩個臨界軌跡圓⊙O1（此時OA為直徑）、⊙O2（與擋板相切于D點）。在利用幾何知識可求得L（L=AD）。方法2：利用旋轉“硬幣”巧解，做到化抽象為形象，從而突破難點。硬幣的外周圓視為軌跡圓，硬幣周邊上任意一點固定在帶電粒子的起始位置，再讓硬幣繞該點旋轉，就可觀察到軌跡圓的轉動畫面。方法3：Flash動畫模擬，獲取動態(tài)表象。

【問題情境2】如圖2所示，一足夠長的矩形區(qū)域abcd內充滿磁感應強度為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場?，F(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點O處垂直磁場射入一帶電粒子，速度方向跟ad邊夾角為30°。已知粒子質量為m，電量為+q，ad邊寬為L，重力影響忽略不計。試求若粒子能被ab擋板（足夠長）吸收，v0的大小范圍？

在情境1的基礎上，部分學生具備了畫軌跡圓的圓心集合射線OA的能力，再嘗試畫不同速度大小對應的圓軌跡，從中尋找臨界圓軌跡。進而利用幾何知識（直角三角形問題）求解相應的軌跡圓的半徑，最后用動力學公式求出速度大小。教師需要做的是現(xiàn)場指導。

討論與小結：關于單粒子定點釋放、速度大小不固定問題，解題要領為確定圓心的集合，畫幾個不同半徑的軌跡圓，捕捉臨界圓，用幾何知識（直角三角形問題）求解相應的軌跡圓的半徑。一個方法與技能的習得需要反復的訓練與不斷修正認識。

本教學設計中，問題情境1與2對應磁場中帶電粒子速度大小或方向變化問題的兩個典型，在學生自主活動與教師指導的基礎上，再通過分析與討論得到解決問題的共同策略，充分展開學生的思維活動，暴露學生的知識結構缺陷，強化解決磁場中單粒子運動問題的策略，為教學目標的達成創(chuàng)設了良好的教學條件。

參考文獻：

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