1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容。

本節(jié)課的主要內(nèi)容是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，包括帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的力以及運(yùn)動(dòng)軌跡，以及帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系。

本節(jié)課與學(xué)生已有知識(shí)有關(guān)聯(lián)的部分是運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，包括速度、加速度、位移等基本概念。此外，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)電流、電壓、電阻等電學(xué)知識(shí)，以及勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，這些都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)思維：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用物理規(guī)律分析和解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)和例題，學(xué)生能夠觀察和分析帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。

4.創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

本節(jié)課的核心內(nèi)容是帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括以下幾個(gè)方面：

（1）帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程：洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)方程是本節(jié)課的重點(diǎn)，學(xué)生需要熟練掌握公式并能夠正確運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。

（2）運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算：學(xué)生需要能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括直線軌跡、圓周軌跡等。

（3）運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系：學(xué)生需要理解運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系，并能夠運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。

（4）帶電粒子在磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用：學(xué)生需要了解帶電粒子在磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，如粒子加速器、磁懸浮列車等。

2.教學(xué)難點(diǎn)

本節(jié)課的難點(diǎn)是帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算，具體包括以下幾個(gè)方面：

（1）洛倫茲力公式的理解：學(xué)生需要理解洛倫茲力的概念和公式，并能夠正確運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。

（2）運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)：學(xué)生需要理解運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)過(guò)程，并能夠運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。

（3）運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算：學(xué)生需要能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括直線軌跡、圓周軌跡等。

（4）運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系：學(xué)生需要理解運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系，并能夠運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法

（1）講授法：通過(guò)教師的講解，學(xué)生能夠系統(tǒng)地學(xué)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括洛倫茲力公式、運(yùn)動(dòng)方程、運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算等。

（2）討論法：教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，共同解決實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，提高學(xué)生的思維能力和解決問(wèn)題的能力。

（3）案例研究法：通過(guò)分析具體的案例，學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中，加深對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

（4）項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)法：教師引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的粒子加速器，學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)踐加深對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。

2.教學(xué)活動(dòng)

（1）角色扮演：學(xué)生分組扮演不同的角色，如物理學(xué)家、工程師等，共同探討帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提高學(xué)生的參與度和興趣。

（2）實(shí)驗(yàn)操作：通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生能夠直觀地觀察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（3）游戲設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)相關(guān)的物理游戲，如帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡游戲，學(xué)生能夠在游戲中學(xué)習(xí)理論知識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣。

（4）在線工具使用：利用在線工具，如虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以模擬帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

3.教學(xué)媒體和資源

（1）PPT：教師使用PPT進(jìn)行講解，展示帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括公式、圖示等。

（2）視頻：播放相關(guān)的視頻，如粒子加速器的實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生能夠直觀地了解帶電粒子在磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用。

（3）在線工具：利用在線工具，如虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以模擬帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

（4）教材和參考書籍：提供相關(guān)的教材和參考書籍，學(xué)生能夠通過(guò)自學(xué)加深對(duì)理論知識(shí)的理解。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生的興趣，引出本節(jié)課的主題。

過(guò)程：通過(guò)播放一段關(guān)于粒子加速器的視頻，讓學(xué)生了解帶電粒子在磁場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的興趣，引出本節(jié)課的主題。

2.帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

過(guò)程：教師通過(guò)PPT展示洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)方程，講解帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，讓學(xué)生掌握公式和方程的運(yùn)用。

3.運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算（20分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程計(jì)算出帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

過(guò)程：教師通過(guò)例題講解運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算方法，學(xué)生通過(guò)練習(xí)掌握計(jì)算過(guò)程，加深對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的理解。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，提高學(xué)生的思維能力和解決問(wèn)題的能力。

過(guò)程：學(xué)生分組討論如何將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的粒子加速器，通過(guò)討論加深對(duì)知識(shí)的理解。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：提高學(xué)生的表達(dá)能力和自信心，鞏固所學(xué)知識(shí)。

過(guò)程：學(xué)生進(jìn)行課堂展示，展示自己的小組討論成果，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，加深學(xué)生的記憶。

過(guò)程：教師總結(jié)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)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算方法，加深學(xué)生的記憶。知識(shí)點(diǎn)梳理一、洛倫茲力公式

1.公式：F=q(v×B)，其中F為洛倫茲力，q為電荷量，v為速度，B為磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.方向：洛倫茲力的方向垂直于速度v和磁場(chǎng)B構(gòu)成的平面，指向右上角。

二、運(yùn)動(dòng)方程

1.公式：m(dv/dt)=q(v×B)，其中m為質(zhì)量，dv/dt為加速度。

2.解方程：將洛倫茲力公式代入運(yùn)動(dòng)方程，得到dv/dt=qvB/(2m)，即qvB/(2m)為加速度。

三、運(yùn)動(dòng)軌跡

1.直線軌跡：當(dāng)v⊥B時(shí)，帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)。

2.圓周軌跡：當(dāng)v∥B時(shí)，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/(qB)。

四、運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系

1.速度v與角度θ的關(guān)系：v=v0cosθ，其中v0為初始速度。

2.加速度a與角度θ的關(guān)系：a=qv0B/(2m)sinθ。

五、實(shí)際應(yīng)用

1.粒子加速器：利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行加速，提高粒子的能量。

2.磁懸浮列車：利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)磁懸浮列車的穩(wěn)定運(yùn)行。

六、實(shí)驗(yàn)操作

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.實(shí)驗(yàn)器材：粒子加速器、磁場(chǎng)發(fā)生器、探測(cè)器等。

3.實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）調(diào)整粒子加速器，使帶電粒子以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)。

（2）調(diào)整磁場(chǎng)發(fā)生器，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)。

（3）觀察并記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

七、習(xí)題解答

1.題目：一粒子以v0=10^6m/s的速度垂直進(jìn)入磁場(chǎng)B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.解答：根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程，加速度a=qv0B/(2m)=10^6m/s*0.5T/(2*m)=2.5*10^5m/s^2。

粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/(qB)=m*10^6m/s/(q*0.5T)=2m。

因此，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半徑為2m的圓周。教學(xué)反思在本節(jié)課的教學(xué)中，我采用了講授法、討論法、案例研究法等多種教學(xué)方法，旨在幫助學(xué)生全面理解和掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在講解洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，我注重引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握公式的推導(dǎo)過(guò)程，并通過(guò)例題幫助學(xué)生加深對(duì)公式的運(yùn)用。在講解運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，我通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和圖示，使學(xué)生能夠直觀地觀察到粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

在小組討論環(huán)節(jié)，我觀察到學(xué)生積極參與討論，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，體現(xiàn)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。在課堂展示環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠清晰地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，展示自己的思考過(guò)程，體現(xiàn)了學(xué)生的表達(dá)能力和自信心。

然而，在本節(jié)課的教學(xué)中，我也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。例如，在講解運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算時(shí)，部分學(xué)生對(duì)公式的運(yùn)用不夠熟練，需要進(jìn)一步的指導(dǎo)和練習(xí)。此外，在課堂小結(jié)環(huán)節(jié)，我應(yīng)該更加明確地強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，以幫助學(xué)生更好地鞏固所學(xué)知識(shí)。板書設(shè)計(jì)1.洛倫茲力公式

-F=q(v×B)

-方向：垂直于速度v和磁場(chǎng)B構(gòu)成的平面，指向右上角

2.運(yùn)動(dòng)方程

-m(dv/dt)=q(v×B)

-解方程：dv/dt=qvB/(2m)

3.運(yùn)動(dòng)軌跡

-直線軌跡：v⊥B

-圓周軌跡：v∥B，r=mv/(qB)

4.運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系

-v=v0cosθ

-a=qv0B/(2m)sinθ

5.實(shí)際應(yīng)用

-粒子加速器

-磁懸浮列車

6.實(shí)驗(yàn)操作

-實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡

-實(shí)驗(yàn)器材：粒子加速器、磁場(chǎng)發(fā)生器、探測(cè)器等

-實(shí)驗(yàn)步驟：

-調(diào)整粒子加速器，使帶電粒子以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)

-調(diào)整磁場(chǎng)發(fā)生器，產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)

-觀察并記錄帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡

7.習(xí)題解答

-題目：一粒子以v0=10^6m/s的速度垂直進(jìn)入磁場(chǎng)B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡

-解答：

-加速度a=qv0B/(2m)=10^6m/s*0.5T/(2*m)=2.5*10^5m/s^2

-粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/(qB)=m*10^6m/s/(q*0.5T)=2m

-粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半徑為2m的圓周重點(diǎn)題型整理1.洛倫茲力公式的應(yīng)用

-題目：一個(gè)帶電粒子以速度v垂直于磁場(chǎng)B運(yùn)動(dòng)，求洛倫茲力的大小。

-答案：洛倫茲力F=q(v×B)，其中q為電荷量，v為速度，B為磁場(chǎng)強(qiáng)度。代入數(shù)值計(jì)算即可得到洛倫茲力的大小。

2.運(yùn)動(dòng)方程的求解

-題目：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求粒子的加速度。

-答案：根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程m(dv/dt)=q(v×B)，解方程得到dv/dt=qvB/(2m)，即加速度a=qvB/(2m)。

3.運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算

-題目：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

-答案：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的公式，當(dāng)v⊥B時(shí)，粒子做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v∥B時(shí)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/(qB)。代入數(shù)值計(jì)算即可得到軌跡的形狀和大小。

4.運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系

-題目：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求粒子的速度v與角度θ的關(guān)系。

-答案：根據(jù)運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系，v=v0cosθ，其中v0為初始速度。代入數(shù)值計(jì)算即可得到速度v與角度θ的關(guān)系。

5.實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題解答

-題目：粒子加速器是如何利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子進(jìn)行加速的？

-答案：粒子加速器通過(guò)在粒子路徑上施加磁場(chǎng)，使帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子的加速。具體來(lái)說(shuō)，粒子在進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)受到垂直于速度和磁場(chǎng)方向的洛倫茲力，使得粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)。隨著粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能不斷增加，實(shí)現(xiàn)加速效果。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)-洛倫茲力公式：F=q(v×B)，方向垂直于速度v和磁場(chǎng)B構(gòu)成的平面，指向右上角。

-運(yùn)動(dòng)方程：m(dv/dt)=q(v×B)，解方程得到dv/dt=qvB/(2m)。

-運(yùn)動(dòng)軌跡：當(dāng)v⊥B時(shí)，粒子做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v∥B時(shí)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/(qB)。

-運(yùn)動(dòng)速度和角度的關(guān)系：v=v0cosθ，a=qv0B/(2m)sinθ。

-實(shí)際應(yīng)用：粒子加速器、磁懸浮列車。

-實(shí)驗(yàn)操作：觀察帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

-題目1：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求洛倫茲力的大小。

-解答：洛倫茲力F=q(v×B)，代入數(shù)值計(jì)算即可得到洛倫茲力的大小。

-題目2：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求粒子的加速度。

-解答：根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程m(dv/dt)=q(v×B)，解方程得到dv/dt=qvB/(2m)，即加速度a=qvB/(2m)。

-題目3：一個(gè)帶電粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)B，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

-解答：根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡的公式，當(dāng)v⊥B時(shí)，粒子做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)v∥B時(shí)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=