2024-2025版高中物理 第三章 磁場(chǎng) 6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修3-1

2024-2025版高中物理第三章磁場(chǎng)6帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)實(shí)錄新人教版選修3-1課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容基于學(xué)生已學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、電磁學(xué)知識(shí)，重點(diǎn)講解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和洛倫茲力的應(yīng)用。教材章節(jié)為新版高中物理選修3-1的第三章“磁場(chǎng)”第六節(jié)“帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析，讓學(xué)生掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

2.增強(qiáng)學(xué)生的邏輯推理能力，通過(guò)磁場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的結(jié)合，讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用物理原理解決實(shí)際問(wèn)題。

3.提升學(xué)生的科學(xué)思維，引導(dǎo)學(xué)生理解洛倫茲力在微觀粒子運(yùn)動(dòng)中的重要作用，培養(yǎng)跨學(xué)科思考問(wèn)題的能力。

4.強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值。三、學(xué)情分析本節(jié)課面對(duì)的是高中一年級(jí)的學(xué)生，他們?cè)谶M(jìn)入物理學(xué)習(xí)之前已經(jīng)具備了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和基本的物理概念。在知識(shí)層面上，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、電場(chǎng)和電流的基本知識(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)和電磁學(xué)有一定的了解。然而，由于磁場(chǎng)概念相對(duì)復(fù)雜，學(xué)生在理解磁場(chǎng)力、洛倫茲力以及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)可能存在困難。

學(xué)生的能力方面，他們?cè)跀?shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯推理方面有一定的能力，但可能缺乏將抽象物理概念與具體實(shí)例相結(jié)合的能力。在實(shí)驗(yàn)操作方面，學(xué)生可能對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析等方面還不夠熟練。

素質(zhì)方面，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)方面有一定的潛力，但可能需要教師引導(dǎo)和激勵(lì)。他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣可能存在差異，有的學(xué)生可能對(duì)物理學(xué)習(xí)興趣濃厚，主動(dòng)探索；而有的學(xué)生可能對(duì)物理學(xué)習(xí)較為被動(dòng)，需要更多的指導(dǎo)和幫助。

這些學(xué)情特點(diǎn)對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了以下影響：

1.教師在教學(xué)中需要注重引導(dǎo)學(xué)生理解磁場(chǎng)概念，通過(guò)實(shí)例和實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生建立直觀的認(rèn)識(shí)。

2.教學(xué)方法上，應(yīng)結(jié)合學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，采用逐步引導(dǎo)的方式，幫助學(xué)生建立物理模型。

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和數(shù)據(jù)分析能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

4.通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力。

5.針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，教師應(yīng)采取差異化的教學(xué)策略，確保每個(gè)學(xué)生都能在磁場(chǎng)這一章節(jié)的學(xué)習(xí)中獲得成長(zhǎng)。四、教學(xué)方法與策略1.采用講授法與討論法相結(jié)合的教學(xué)方法，先由教師講解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再組織學(xué)生討論洛倫茲力對(duì)粒子軌跡的影響。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自搭建實(shí)驗(yàn)裝置，觀察并記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和觀察能力。

3.利用多媒體教學(xué)，通過(guò)動(dòng)畫展示帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，幫助學(xué)生直觀理解復(fù)雜的物理現(xiàn)象。

4.開展角色扮演活動(dòng)，讓學(xué)生分組扮演物理學(xué)家，模擬洛倫茲力的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的探究興趣和創(chuàng)造力。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過(guò)程：

開場(chǎng)提問(wèn)：“你們知道磁場(chǎng)嗎？有沒(méi)有注意到磁鐵周圍的物體是如何運(yùn)動(dòng)的？”

展示一些關(guān)于磁鐵和帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圖片或視頻片段，讓學(xué)生初步感受磁場(chǎng)對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的控制作用。

簡(jiǎn)短介紹帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的基本概念，為接下來(lái)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的基本概念、組成部分和原理。

過(guò)程：

講解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括洛倫茲力的方向和大小。

詳細(xì)介紹洛倫茲力的計(jì)算公式，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解。

3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過(guò)具體案例，讓學(xué)生深入了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特性和重要性。

過(guò)程：

選擇幾個(gè)典型的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的案例進(jìn)行分析，如粒子加速器中的粒子軌跡。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解帶電粒子在磁場(chǎng)中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的影響，以及如何應(yīng)用這些原理解決實(shí)際問(wèn)題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)和理解。

過(guò)程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問(wèn)和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的重要性和意義。

過(guò)程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)在物理學(xué)和工程學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用這些原理。

布置課后作業(yè)：讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，以鞏固學(xué)習(xí)效果。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括洛倫茲力的方向和大小，以及粒子軌跡的形狀和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

2.應(yīng)用物理公式解決實(shí)際問(wèn)題：學(xué)生能夠熟練運(yùn)用洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，如計(jì)算粒子的速度、軌跡半徑等。

3.培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)親自搭建實(shí)驗(yàn)裝置，觀察并記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，提高了實(shí)驗(yàn)操作技能和觀察能力。

4.提升邏輯推理能力：通過(guò)分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)生能夠運(yùn)用邏輯推理能力，解決復(fù)雜的物理問(wèn)題，如粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)、粒子束的聚焦等。

5.增強(qiáng)合作學(xué)習(xí)意識(shí)：在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)合作學(xué)習(xí)，共同探討帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和溝通能力。

6.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力：通過(guò)角色扮演、案例分析等活動(dòng)，學(xué)生能夠更加深入地了解帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，為今后的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

7.提高科學(xué)素養(yǎng)：本節(jié)課的學(xué)習(xí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展中的重要作用，提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任感。

8.培養(yǎng)創(chuàng)新思維：在課后作業(yè)中，學(xué)生需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察和記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。

9.鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：本節(jié)課的學(xué)習(xí)涉及數(shù)學(xué)運(yùn)算和物理公式的應(yīng)用，有助于學(xué)生鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，提高數(shù)學(xué)思維能力。

10.培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)自主學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法，為今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。七、典型例題講解例題1：一束質(zhì)子（質(zhì)量為m，電荷量為e）以速度v垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑R。

解答：根據(jù)洛倫茲力公式，質(zhì)子在磁場(chǎng)中受到的力為F=evB。由于洛倫茲力提供向心力，所以有F=mv2/R。聯(lián)立兩式得R=mv/(eB)。

例題2：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一帶電粒子（電荷量為q，質(zhì)量為m）以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大軌跡半徑R_max。

解答：當(dāng)粒子的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，軌跡半徑最大。此時(shí)，向心力由洛倫茲力提供，即evB=mv2/R_max。解得R_max=mv/(eB)。

例題3：一束質(zhì)子束在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，若質(zhì)子的速度v=2×10^6m/s，電荷量e=1.6×10^-19C，質(zhì)量m=1.67×10^-27kg，求質(zhì)子束的軌跡半徑。

解答：根據(jù)例題1的公式，R=mv/(eB)。代入數(shù)值計(jì)算得R=(1.67×10^-27kg×2×10^6m/s)/(1.6×10^-19C×B)。假設(shè)B=0.5T，則R=0.5m。

例題4：一束帶電粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知粒子的速度v=3×10^4m/s，電荷量q=2e，質(zhì)量m=3×10^-27kg，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑R。

解答：根據(jù)洛倫茲力公式，F(xiàn)=qvB=2e×3×10^4m/s×B。由于洛倫茲力提供向心力，所以有F=mv2/R。聯(lián)立兩式得R=mv2/(qB)=(3×10^-27kg×(3×10^4m/s)2)/(2e×B)。假設(shè)B=0.1T，則R=4.5×10^-4m。

例題5：一束帶電粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知粒子的速度v=5×10^5m/s，電荷量q=-3e，質(zhì)量m=4×10^-26kg，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑R。

解答：根據(jù)洛倫茲力公式，F(xiàn)=qvB=-3e×5×10^5m/s×B。由于洛倫茲力提供向心力，所以有F=mv2/R。聯(lián)立兩式得R=mv2/(qB)=(4×10^-26kg×(5×10^5m/s)2)/(-3e×B)。假設(shè)B=0.2T，則R=5×10^-2m。八、內(nèi)容邏輯關(guān)系①本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

-洛倫茲力的計(jì)算公式：F=evB

-粒子軌跡半徑的計(jì)算：R=mv/(eB)

②本文重點(diǎn)詞句：

-“洛倫茲力”指帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的力。

-“勻強(qiáng)磁場(chǎng)”指磁感應(yīng)強(qiáng)度B在空間中處處相等的磁場(chǎng)。

-“粒子軌跡半徑”指帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑。

③本文內(nèi)容邏輯關(guān)系：

①確定粒子在磁場(chǎng)中的受力情況：帶電粒子在磁場(chǎng)中