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2019-2020高中物理磁场中带电粒子教学设计新人教版选配
尊敬的领导、老师们： 这是全日制高中物理教材下册第十五章“磁场”第五节。
《磁场中带电粒子的运动-质谱仪》这一课的内容包括以下几个方面：
对教学设计进行了说明和分析。
首先我来谈谈这个课程的设计理念
我们根据新课程理念，借鉴新的教学经验，注重学生学习方式的转变。
让学生学会把握信息、寻找规律、系统地总结知识，从而提高学习效率。
评价的目的。
2. 教材分析
教材地位和作用： 本课是高中电磁部分的重点章节之一。
这道题在高考的题目中，特别是在综合计算部分，反复出现，这是本章教学中不容忽视的一点。
在教学大纲中，“带电粒子在磁场中的运动”被评为B。
本课程的理论基础是《机械零件曲线运算》。
匀速圆周运动的知识，特别是匀速圆周运动相关的内容，以及上一节中与洛伦兹力相关的内容。
这部分是对力学、电磁学旧知识的回顾，也是对这两部分内容的总结。
通过本部分的学习，学生可以加强他们的
了解洛伦兹力的特点及匀速圆周运动向心力的概念。
结合两者，学生最终可以推导出带电粒子在磁场中的运动规律。
了解物理知识的联系和规律，不仅有助于他们学习知识高中物理电磁学难点，而且
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通过学习本课程的知识，掌握本课程的内容，提升学生的科学素质高中物理电磁学难点，为今后的进一步学习打下坚实的基础。
为更好地掌握学习方法奠定基础。
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教材加工：依托教材，灵活补充，增加网上下载的质谱仪，
回旋加速器等相关知识可以拓宽学生的知识面，提高学习兴趣。
3. 学习情况分析（基于学生现有的知识和经验，学生可能遇到的困难）
高中学生具有一定的阅读、分析、总结、概括的能力。
了解了匀速圆周运动后，就能计算出圆周运动的向心力、半径、周长。
在本章前面的部分，我们了解了磁场中运动电荷的洛伦兹效应。
计算该力的大小并确定其方向。
但学生学习水平参差不齐，基础知识掌握不全，对知识点缺乏系统性的掌握。
学生分析问题、解决问题的能力不够全面，“命题
解决问题的思路才是学生需要关注的。
根据教材内容和设计理念，确定以下教学目标。
4.谈教学目标、教学重点、难点设计
1.教学目标：
1. 知识和技能
①、理解当带电粒子的初速度方向垂直于磁感应强度方向时，
圆周运动
②、能推导带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期公式，
并将利用它们来解决相关问题
③ 了解质谱仪的工作原理
2. 流程与方法
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①、通过回忆洛伦兹力的方向，结合观察演示课件，分析、发展对洛伦兹力的理解。
洞察现象，把握内在本质联系的能力
②通过推理判断带电粒子在磁场中的运动性质，培养学生的
培养严谨的逻辑分析和推理能力。
3.情感态度和价值观
质谱仪将带电粒子在磁场中运动的基本知识直接带到了科学研究的前沿
——同位素的分析与测定，让学生亲身体验物理知识在人类认知和变化中的重要性。
生物学在创造世界中发挥的巨大作用有助于培养学生学习物理的兴趣。
（四）美育渗透点（由于带电粒子在磁场中的运动轨迹很美，因此这节课可以
对学生进行审美教育。
使用“模拟物理实验室”软件展示磁场中粒子的各种运动的精美图片
能够感染学生，提高学生对物理图像形式美的审美感受力。
2.教学重点与难点：
教学重点
带电粒子在均匀磁场中作匀速圆周运动的半径与周期公式可得
对相关问题进行分析。
教学困难
本节的难点是：①判断带电粒子垂直进入均匀磁场的运动是否为垂直磁场。
场平面上做匀速圆周运动，
②综合应用力学、电磁学知识解决带电粒子运动问题。
之所以将其设为难点，主要是因为在①中，学生对向心力与匀速圆周运动的认识还比较有限。
对左手定则与空间想象的结合不熟悉，且能力不足；
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在②中，动量和能量的关系对于学生来说是一个比较复杂的知识点。
结合本课的新知识，这对学生来说就成了更难掌握的障碍。
（本课有一个问号）
为什么通常不考虑带电粒子的引力？（学生发现并解决）
5. 教学方法与学习方法设计
教学方法：本课从研究带电粒子在电场和磁场中的运动开始。
从比较入手，采用启发式教学结合发现法，引导学生逐步得出结论。
带电粒子在磁场中的运动轨迹，辅以直观演示、解析归纳等方法。
综合教学法使学生建立猜想-观察-分析-推理-归纳-
—应用这个学习过程。
学习方法：为学生提供以科学发现过程为导向的学习方法指导，使学生建立科学、
合理有效的学习体系，学生细心观察实验现象，结合运动与力的关系。
分析粒子做匀速圆周运动的原因，总结规律，积极思考、讨论事例，
加深规则理解，提高应用能力。
6.教学方法
教学方法只是课堂教学的辅助部分，所以要注重实用性、科学性和合理性。
为了适应本课程的特点，我们使用了实物投影仪来增加教室容量，提高课堂效率。
该媒体课件通过模拟物理实验，展示了带电粒子在磁场中的各种运动。
该软件可以轻松模拟不同质量、电荷和电特性的粒子的运动。
可以接受，很好的突破。利用质谱仪、回旋加速器等图片来提高学生的学习兴趣。
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7. 谈谈教学过程
（整体感知）本课首先通过一个演示实验告诉学生，当一个带电粒子
当初速度垂直于磁场时，粒子在均匀磁场中做匀速圆周运动。
结论，然后尝试利用力和运动的关系来分析为什么粒子会做匀速圆周运动。
学生推导出带电粒子在磁场中的运动半径和周期。
1.新课介绍（我设计了两个高级问题来介绍这节课。问题1回顾并巩固了旧知识。
本课作为前奏）
（1）首先引导学生复习均匀磁场中带电粒子所受洛伦兹力的大小。
和方向，已知大小 F = qvB，可根据左手定则确定方向（始终垂直于速度
方向）
问题 2
（2）设计带电粒子在两种情况下的轨迹： ①垂直进入均匀电场 ②
输入均匀磁场，比较它们各自的运动
大多数学生很快从旧知识中得出结论：当一个粒子垂直进入均匀电场时，
与水平投影运动类似，针对情形②，有的同学垂直进入均匀磁场。
根据“洛伦兹力的方向垂直于v方向”的结论，我们立刻可以回答，②中的粒子也做了类似的事情。
老师并不关心学生回答是否正确。
不管正确与否，都应立即问：为什么?引导学生思考，最终推翻原来的错误答案。
结论错误。但这留下一个问题：②中的粒子应该如何运动？
2.观察演示实验：
（1）利用“模拟物理实验室”软件模拟带电粒子在电场和磁场中的运动。
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（2）洛伦兹力演示器（首先介绍洛伦兹力演示器的工作原理。它由电子枪
发射的电子射线能使管内的低压汞蒸气发光，显示出电子的路径。
并解释相关问题（第160-161页）
【实验现象】在电场中，粒子的运动轨迹是抛物线，在磁场中，轨迹弯曲成圆形。
在洛伦兹力演示器中可以清楚看到，当没有磁场时，电子的轨迹是
直线；在管外加一个均匀磁场（该磁场是由两个平行通电的环形线圈产生的
电子的路径就弯曲成圆形了。这就解释了情况②中学生的疑问。
但接下来就要解决为什么轨迹是圆形的问题了，这就是这节课的介绍。
重点与难点。
3.突出重点，破解难点
（1）轨迹问题
首先设计以下一组问题，引导学生思考
① F在哪个平面上？它和v的方向有何关系？
首先，提醒学生运用左手定则回答问题，并要求他们考虑一系列连续变化中的变化。
在此过程中探讨了二者之间的关系和变化，最后老师运用力的分析和几何作图来解释二者的关系。
详细解释这个过程，帮助学生解决这个困难。
②F对运动电荷做功吗？
提醒学生利用他们的工作知识来考虑
③F对运动电荷有何影响？
提醒学生将这种效应与匀速圆周运动物体所受的向心力进行比较。
类比
④带电粒子在磁场中的运动有哪些特点？
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？
提醒学生利用向心力和匀速圆周运动的知识来回答
带电粒子在磁场中的运动轨迹的重点是老师精心设计和引导的。
学生自己解决
（2）半径公式与周期公式
问题：带电粒子做匀速圆周运动时，什么力起到向心力的作用？
学生答案：F向=F洛=qvB
问题：向心力、速度和半径之间有什么关系？
学生回答：F方向=mv
/r
继续推导，我们可以得出结论：qvB = mv
/r → r = mv/ qB，这是半径公式。鼓励学生尝试
通过推导周期公式，并结合之前得到的半径公式，学生可以轻松推导出T=2πm/qB。
这就是周期公式。
半径公式和周期公式的实际应用主要讨论以下几点：
① 如果质量不同但电荷相同的带电粒子进入同一均匀
强磁场，它们的轨道半径有怎样的关系？
② 如果质量不同但电荷相同的带电粒子进入同一均匀
强磁场，他们的轨道半径有什么样的关系？
③在同一磁场中贝语网校，做相等半径圆周运动的氢原子核和氦原子核，哪一个速度较大？
大的？
④ 同一带电粒子在磁场中做圆周运动，当其速度增大时，它的周期为多少？
如何改变？
上述讨论可以帮助学生掌握两个公式的应用，并解决
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确定应用中能量与动量的关系。
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（3）质谱仪
首先安排课本P162的例题，作为学生的衔接练习，然后再给出另一道例题：
【例2】当氢的三种同位素，即氕（）、氘（）、氚（）以相同的速度进入
在同一均匀磁场中，它们的轨道半径之比是多少？（计算机课件展示）
引导学生分析氚（）、氘（）、氚（）的运动半径不同
如果有仪器可以利用这个原理将几种同位素飞入同一个入口，
如果它们从不同的入口飞出，就能够探测到某一束粒子是否含有同位素。
是的，如果我们能精确测量每个同位素的运动半径，我们就能准确地确定同位素
原子的原子量称为质谱。
此例有助于学生加深对质谱仪原理和功能的理解。
