1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：1.3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

2.教學(xué)年級和班級：高二年級（1）班

3.授課時(shí)間：2024年5月15日星期三第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)探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集和處理信息的能力，以及運(yùn)用物理規(guī)律解釋現(xiàn)象的探究精神。

2.科學(xué)思維：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具，分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和空間想象能力。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，激發(fā)對物理學(xué)的興趣，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任意識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-重點(diǎn)一：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡分析。要求學(xué)生掌握粒子在垂直于磁場方向進(jìn)入磁場時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓形，以及在平行于磁場方向進(jìn)入磁場時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線。

-重點(diǎn)二：洛倫茲力的計(jì)算公式及其應(yīng)用。強(qiáng)調(diào)學(xué)生能夠運(yùn)用公式\(F=qvB\sin\theta\)來計(jì)算帶電粒子在磁場中受到的力，并能夠根據(jù)力的方向判斷粒子的運(yùn)動(dòng)方向。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-難點(diǎn)一：洛倫茲力方向的理解。學(xué)生可能難以直觀理解洛倫茲力的方向，需要通過左手定則來幫助學(xué)生建立直觀的力方向感。

-難點(diǎn)二：帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑計(jì)算。學(xué)生可能對半徑的計(jì)算公式\(r=\frac{mv}{qB}\)的推導(dǎo)和應(yīng)用感到困難，需要通過實(shí)驗(yàn)和推導(dǎo)來幫助學(xué)生理解半徑與速度、電荷量和磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系。

-難點(diǎn)三：復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡的分析。當(dāng)帶電粒子以一定角度進(jìn)入磁場時(shí)，其軌跡可能是螺旋形或更復(fù)雜的曲線，學(xué)生需要能夠分析這些軌跡并計(jì)算相關(guān)的物理量。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有人教版選擇性必修第二冊物理教材，以便學(xué)生能夠跟隨教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自學(xué)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)相關(guān)的圖片、圖表和視頻，幫助學(xué)生直觀理解物理現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備粒子發(fā)射器、磁場發(fā)生器、示波器等實(shí)驗(yàn)器材，用于演示帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，方便學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)應(yīng)安全、整潔，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

-利用多媒體展示粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)視頻，引發(fā)學(xué)生思考：帶電粒子在磁場中會(huì)受到怎樣的力？這個(gè)力如何影響粒子的運(yùn)動(dòng)？

-提問：如果粒子以不同速度、不同角度進(jìn)入磁場，其運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)有何變化？

-引出本節(jié)課主題：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)。

2.新課講授（用時(shí)15分鐘）

-講解洛倫茲力的概念和計(jì)算公式，通過實(shí)例說明洛倫茲力如何影響帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。

-舉例說明粒子在垂直于磁場方向進(jìn)入磁場時(shí)的圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，以及平行于磁場方向進(jìn)入磁場時(shí)的直線運(yùn)動(dòng)。

-探討粒子以一定角度進(jìn)入磁場時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，引導(dǎo)學(xué)生分析軌跡的形狀和半徑的計(jì)算。

3.實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)15分鐘）

-實(shí)驗(yàn)演示：使用粒子發(fā)射器和磁場發(fā)生器，讓學(xué)生觀察帶電粒子在不同條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡。

-小組討論：分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，記錄粒子運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

-案例分析：提供帶電粒子在磁場中的實(shí)際應(yīng)用案例，如粒子加速器、磁懸浮列車等，讓學(xué)生思考物理原理在實(shí)際中的應(yīng)用。

4.學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

-難點(diǎn)一：洛倫茲力方向的理解

-舉例：討論粒子在磁場中受到的洛倫茲力方向，如何使用左手定則來判斷。

-難點(diǎn)二：帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑計(jì)算

-舉例：給出粒子速度、電荷量和磁場強(qiáng)度，計(jì)算粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑。

-難點(diǎn)三：復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡的分析

-舉例：分析粒子以一定角度進(jìn)入磁場時(shí)的螺旋形軌跡，計(jì)算相關(guān)物理量。

5.總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

-回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-總結(jié)洛倫茲力的概念、計(jì)算公式和左手定則的應(yīng)用。

-強(qiáng)調(diào)本節(jié)課的重難點(diǎn)，如洛倫茲力方向的理解、圓周運(yùn)動(dòng)半徑的計(jì)算和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡的分析。

-提問學(xué)生：如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題中？

教學(xué)流程總結(jié)：

本節(jié)課通過導(dǎo)入新課、新課講授、實(shí)踐活動(dòng)、小組討論和總結(jié)回顧五個(gè)環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生理解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)演示、案例分析和小組討論，學(xué)生能夠掌握洛倫茲力的概念、計(jì)算公式和左手定則的應(yīng)用，并能夠分析帶電粒子在不同條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡。整個(gè)教學(xué)流程用時(shí)45分鐘，符合教學(xué)實(shí)際，達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。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.理解洛倫茲力的概念和應(yīng)用

-學(xué)生能夠清晰地理解洛倫茲力的定義，知道它是帶電粒子在磁場中受到的力。

-學(xué)生能夠運(yùn)用洛倫茲力的計(jì)算公式\(F=qvB\sin\theta\)來計(jì)算帶電粒子在磁場中受到的力，并能夠根據(jù)力的方向判斷粒子的運(yùn)動(dòng)方向。

2.掌握帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

-學(xué)生能夠區(qū)分帶電粒子在垂直于磁場方向和平行于磁場方向進(jìn)入磁場時(shí)的不同運(yùn)動(dòng)軌跡。

-學(xué)生能夠計(jì)算出帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑，理解半徑與速度、電荷量和磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系。

3.應(yīng)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，如分析粒子加速器中的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，理解磁懸浮列車的工作原理。

-學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，解決與帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)相關(guān)的問題，提高解決實(shí)際問題的能力。

4.提高科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)操作能力

-學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)演示和實(shí)踐活動(dòng)，提高了觀察、記錄和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了使用粒子發(fā)射器、磁場發(fā)生器等實(shí)驗(yàn)器材，提高了實(shí)驗(yàn)操作的技能。

5.培養(yǎng)邏輯思維和空間想象能力

-學(xué)生在分析帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，需要運(yùn)用邏輯推理來解決問題，這有助于提高學(xué)生的邏輯思維能力。

-學(xué)生需要運(yùn)用空間想象力來理解粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

6.增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作和交流能力

-學(xué)生在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)會(huì)了與他人合作，共同解決問題。

-學(xué)生通過小組討論，學(xué)會(huì)了如何表達(dá)自己的觀點(diǎn)，傾聽他人的意見，提高了交流能力。

7.培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感

-學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到物理現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，激發(fā)了他們對物理學(xué)的興趣。

-學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，對科學(xué)探究有了更深的理解。課后作業(yè)1.作業(yè)一：計(jì)算題

-已知帶電粒子在垂直于磁場方向的勻強(qiáng)磁場中以速度\(v=2\times10^5\)m/s進(jìn)入磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度\(B=0.5\)T，電荷量\(q=1.6\times10^{-19}\)C。求粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑\(r\)。

-答案：\(r=\frac{mv}{qB}=\frac{2\times10^5\times9.1\times10^{-31}}{1.6\times10^{-19}\times0.5}\approx1.16\times10^{-2}\)m。

2.作業(yè)二：分析題

-一帶電粒子以\(45^\circ\)的角度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為\(B=2\)T的勻強(qiáng)磁場，速度大小為\(v=3\times10^4\)m/s，電荷量為\(q=3\times10^{-19}\)C。分析粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并計(jì)算粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間\(T\)。

-答案：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。運(yùn)動(dòng)一周所需的時(shí)間\(T\)為\(T=\frac{2\pir}{v}\)，其中\(zhòng)(r=\frac{mv}{qB\sin45^\circ}\)。代入數(shù)值計(jì)算得\(T\approx1.2\times10^{-6}\)s。

3.作業(yè)三：應(yīng)用題

-在磁懸浮列車中，一磁鐵以\(10\)m/s的速度在磁感應(yīng)強(qiáng)度為\(0.5\)T的磁場中運(yùn)動(dòng)。磁鐵的質(zhì)量為\(200\)kg，電荷量為\(2\times10^{-4}\)C。求磁鐵在磁場中受到的洛倫茲力。

-答案：洛倫茲力\(F=qvB=2\times10^{-4}\times10\times0.5=0.01\)N。

4.作業(yè)四：推導(dǎo)題

-推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式\(r=\frac{mv}{qB}\)。

-答案：由洛倫茲力提供向心力\(F=qvB=\frac{mv^2}{r}\)，解得\(r=\frac{mv}{qB}\)。

5.作業(yè)五：思考題

-如果帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線，那么它的速度方向和磁場方向的關(guān)系是什么？

-答案：帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡是直線時(shí)，它的速度方向與磁場方向平行，即\(\theta=0^\circ\)或\(\theta=180^\circ\)。課堂1.課堂評價(jià)

-提問：通過提問的方式，檢查學(xué)生對基本概念和原理的理解程度。例如，提問學(xué)生如何使用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及如何計(jì)算帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)半徑。

-觀察：在實(shí)驗(yàn)演示和實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，是否能夠獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)步驟，是否能夠正確記錄和分析數(shù)據(jù)。

-測試：通過小測驗(yàn)或課堂練習(xí)，檢驗(yàn)學(xué)生對本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。測試可以包括選擇題、填空題和簡答題，題型多樣，難度適中。

-反饋：對于學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，及時(shí)給予正面或建設(shè)性的反饋，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提高課堂參與度。

2.作業(yè)評價(jià)

-批改：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，確保作業(yè)的準(zhǔn)確性和完整性。

-點(diǎn)評：在作業(yè)批改過程中，不僅指出錯(cuò)誤，還要分析錯(cuò)誤原因，給出改進(jìn)建議。

-反饋：及時(shí)將作業(yè)批改結(jié)果反饋給學(xué)生，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和存在的問題，鼓勵(lì)學(xué)生通過復(fù)習(xí)和練習(xí)來提高自己的學(xué)習(xí)效果。

-鼓勵(lì)：對于表現(xiàn)突出的學(xué)生，給予表揚(yáng)和鼓勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

3.課堂互動(dòng)評價(jià)

-小組討論：通過觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，評估他們的團(tuán)隊(duì)合作能力和問題解決能力。

-課堂展示：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課堂展示，如實(shí)驗(yàn)報(bào)告、案例分析等，以檢驗(yàn)學(xué)生對知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

-互動(dòng)參與：記錄學(xué)生在課堂上的互動(dòng)參與情況，包括提問、回答問題、參與討論等，以此評價(jià)學(xué)