專題一帶電粒子在組合場(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)主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：專題一帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高二（1）班

3.授課時(shí)間：2023年10月27日星期五第2節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律分析帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，提升邏輯推理和問題解決能力。

2.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)探究和計(jì)算分析，引導(dǎo)學(xué)生自主探索帶電粒子在不同電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在科技發(fā)展中的重要作用，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，培養(yǎng)科學(xué)精神和責(zé)任感。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)：學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)、磁場(chǎng)和帶電粒子的基本概念，以及它們?cè)趩为?dú)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。他們應(yīng)具備基本的微積分知識(shí)，能夠處理簡(jiǎn)單的微分方程。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：高二學(xué)生對(duì)物理學(xué)科普遍保持較高興趣，尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)和探索性的學(xué)習(xí)內(nèi)容感興趣。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠適應(yīng)較為抽象的物理概念。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生可能更傾向于通過實(shí)驗(yàn)和直觀演示來理解物理現(xiàn)象，而另一部分學(xué)生可能更擅長通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)和邏輯推理來掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：本節(jié)課涉及較為復(fù)雜的物理模型和數(shù)學(xué)計(jì)算，部分學(xué)生可能對(duì)組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律理解困難，難以將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用效果進(jìn)行有效結(jié)合。此外，學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)，可能面臨如何將理論應(yīng)用到具體情境中的挑戰(zhàn)，需要教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的思考和討論。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-硬件資源：示波器、粒子加速器模型、電磁場(chǎng)發(fā)生器、帶電粒子發(fā)射器、投影儀、白板或黑板

-課程平臺(tái)：學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：電子教材、在線物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件、相關(guān)教學(xué)視頻和動(dòng)畫

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)課件、實(shí)物演示、小組討論、課堂練習(xí)教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-教師通過展示一幅帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圖像，引導(dǎo)學(xué)生回顧單一電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-提問：同學(xué)們，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)和磁場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，那么當(dāng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)會(huì)有什么特點(diǎn)呢？

-學(xué)生思考并回答，教師總結(jié)：今天我們將一起探究帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-第一條：教師講解帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的受力分析，展示洛倫茲力的計(jì)算公式。

-舉例：帶電粒子在均勻電場(chǎng)和垂直磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

-第二條：教師通過動(dòng)畫演示，展示帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-舉例：帶電粒子在非均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

-第三條：教師講解帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程，引導(dǎo)學(xué)生掌握求解運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。

-舉例：帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)15分鐘）

-第一條：學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

-舉例：學(xué)生使用示波器觀察帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

-第二條：學(xué)生利用在線物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件，模擬不同組合場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，加深對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

-舉例：學(xué)生通過軟件調(diào)整電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度，觀察帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡變化。

-第三條：學(xué)生獨(dú)立完成一道關(guān)于帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的計(jì)算題，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-舉例：計(jì)算帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-第一方面：討論帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與單一場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡有何不同。

-舉例回答：在單一電場(chǎng)中，帶電粒子沿電場(chǎng)線運(yùn)動(dòng)；在單一磁場(chǎng)中，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)；在組合場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。

-第二方面：討論如何通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算驗(yàn)證帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-舉例回答：通過改變電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度，觀察帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡變化；利用示波器記錄運(yùn)動(dòng)軌跡；通過計(jì)算帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方程，求解運(yùn)動(dòng)軌跡。

-第三方面：討論帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在實(shí)際應(yīng)用中的意義。

-舉例回答：在粒子加速器中，通過組合電場(chǎng)和磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)帶電粒子的加速和聚焦；在航天器發(fā)射過程中，利用組合場(chǎng)調(diào)整飛行軌跡。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，包括帶電粒子在組合場(chǎng)中的受力分析、運(yùn)動(dòng)方程以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。

-舉例：本節(jié)課重點(diǎn)學(xué)習(xí)了帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括受力分析、運(yùn)動(dòng)方程和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。

-教師提醒學(xué)生在課后復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，鞏固所學(xué)知識(shí)。

-舉例：請(qǐng)同學(xué)們課后復(fù)習(xí)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，特別是運(yùn)動(dòng)方程的求解方法。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-帶電粒子在非均勻電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)：介紹非均勻電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化，包括電場(chǎng)強(qiáng)度梯度對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)的影響。

-磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)：探討帶電粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)，包括回旋半徑、回旋頻率等概念。

-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的聚焦和散焦：分析帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的聚焦和散焦現(xiàn)象，以及其在粒子加速器中的應(yīng)用。

-粒子加速器的基本原理：介紹粒子加速器的基本工作原理，包括加速器中的電場(chǎng)和磁場(chǎng)如何協(xié)同工作。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以通過閱讀物理教材中的相關(guān)章節(jié)，深入了解帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-鼓勵(lì)學(xué)生觀看在線教育平臺(tái)上的科普視頻，如粒子加速器的介紹和實(shí)驗(yàn)演示，以增強(qiáng)直觀理解。

-建議學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)課程，親自操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備，觀察帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。

-學(xué)生可以嘗試解決一些更復(fù)雜的物理問題，如帶電粒子在非均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算。

-鼓勵(lì)學(xué)生查閱相關(guān)學(xué)術(shù)論文，了解帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究進(jìn)展和應(yīng)用領(lǐng)域。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討帶電粒子在組合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的理論和實(shí)際應(yīng)用，促進(jìn)知識(shí)的交流與分享。

-建議學(xué)生利用課外時(shí)間，通過模擬軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

-學(xué)生可以嘗試將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的粒子加速器模型，分析其性能和優(yōu)化方案。板書設(shè)計(jì)①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)方程

-洛倫茲力公式

-粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)

-帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡

②關(guān)鍵詞句：

-qE=ma，描述電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用力

-F=q(v×B)，洛倫茲力方向與速度和磁場(chǎng)垂直

-回旋半徑r=mv/qB，回旋頻率ω=qB/m

-軌跡方程：x(t)=(v0cosθ+at/2)cos(ωt-θ)-(v0sinθ+at/2)sin(ωt-θ)

③邏輯結(jié)構(gòu)：

-電場(chǎng)與磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用

-洛倫茲力與帶電粒子運(yùn)動(dòng)的關(guān)系

-粒子在磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)規(guī)律

-帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡分析反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)法的應(yīng)用：在講解帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際案例，如粒子加速器的工作原理，讓學(xué)生更直觀地理解理論知識(shí)的應(yīng)用。

2.多媒體教學(xué)手段的融合：利用動(dòng)畫和模擬軟件，將抽象的物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可視化的圖像，幫助學(xué)生更好地理解帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解不夠深入：部分學(xué)生在學(xué)習(xí)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)公式和概念的理解停留在表面，缺乏深入思考。

2.實(shí)驗(yàn)操作技能不足：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生由于缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符，影響了實(shí)驗(yàn)效果。

3.課堂互動(dòng)不足：在課堂教學(xué)中，學(xué)生參與度不高，教師講解過多，未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

反思改進(jìn)措施（三）

1.加強(qiáng)理論知識(shí)的講解與引導(dǎo)：在講解理論知識(shí)時(shí)，注重引導(dǎo)學(xué)生思考，結(jié)合實(shí)際案例，幫助學(xué)生深入理解帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.提高實(shí)驗(yàn)操作技能：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)前的指導(dǎo)，讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

3.豐富課堂互動(dòng)形式：通過提問、小組討論等方式，增加課堂互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

4.利用翻轉(zhuǎn)課堂模式：將課堂上的講解內(nèi)容提前通過視頻或課件形式呈現(xiàn)，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)，課堂上進(jìn)行討論和實(shí)驗(yàn)，提高課堂效率。

5.加強(qiáng)與學(xué)生的溝通：關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和困難，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

6.定期進(jìn)行教學(xué)反思：在教學(xué)過程中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對(duì)存在的問題，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)質(zhì)量。課后作業(yè)1.作業(yè)題目：已知一質(zhì)子（質(zhì)量為m，電荷量為e）在垂直于磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求質(zhì)子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。

解答過程：

-質(zhì)子在電場(chǎng)中的受力為F_e=eE。

-質(zhì)子在磁場(chǎng)中的受力為F_B=qvB，由于速度方向與磁場(chǎng)垂直，所以F_B的方向始終與速度方向垂直。

-質(zhì)子的加速度為a=F_e/m=eE/m。

-在電場(chǎng)方向上，質(zhì)子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(eE/m)*t^2。

-在垂直電場(chǎng)方向上，質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/qB=mE/(eB)。

-質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，軌跡方程為x=(mE/(eB))*cos(ωt)，y=(mE/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m。

2.作業(yè)題目：一電子（質(zhì)量為m_e，電荷量為-e）在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子的速度為v。求電子的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。

解答過程：

-電子在電場(chǎng)中的受力為F_e=-eE。

-電子在磁場(chǎng)中的受力為F_B=evB。

-電子的加速度為a=F_e/m_e=-eE/m_e。

-由于電子的加速度與速度方向相反，電子在電場(chǎng)方向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

-在磁場(chǎng)方向上，電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=m_e/(eB)。

-電子的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，軌跡方程為x=(m_e/(eB))*cos(ωt)，y=(m_e/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m_e。

3.作業(yè)題目：一質(zhì)子在垂直于磁場(chǎng)方向的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)子的速度為v0。求質(zhì)子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。

解答過程：

-質(zhì)子在電場(chǎng)中的受力為F_e=qE。

-質(zhì)子在磁場(chǎng)中的受力為F_B=qvB。

-質(zhì)子的加速度為a=F_e/m=qE/m。

-在電場(chǎng)方向上，質(zhì)子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(qE/m)*t^2。

-在垂直電場(chǎng)方向上，質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=mv/qB。

-質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，軌跡方程為x=(mv/qB)*cos(ωt)，y=(mv/qB)*sin(ωt)，其中ω=qB/m。

4.作業(yè)題目：一電子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子的速度為v。求電子的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。

解答過程：

-電子在電場(chǎng)中的受力為F_e=-eE。

-電子在磁場(chǎng)中的受力為F_B=evB。

-電子的加速度為a=F_e/m_e=-eE/m_e。

-在電場(chǎng)方向上，電子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(-eE/m_e)*t^2。

-在磁場(chǎng)方向上，電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=m_e/(eB)。

-電子的運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線，軌跡方程為x=(m_e/(eB))*cos(ωt)，y=(m_e/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m_e。

5.作業(yè)題目：一質(zhì)子在復(fù)合電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)子的速度為v0。求質(zhì)子在電