物理教学设计doc.docx

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物理教学设计doc

信息化教学设计

学院：

物理学与信息技术学院

姓名：

学号：

40806191

学科：

物理

教材版本：

人教版

年级：

高二

章节：

人教版高中物理二年级选修3-1第三章课题六

带电粒子在匀强磁场中的运动信息化教学设计

物理学与信息技术学院2009级物理学四班张小小

一、教学内容分析

本节课是人教版高中二年级选修3-1第第三章第六节的内容，《磁场》一章讲述电磁关系中基本概念之一的磁场以及磁场与带电物体之间的力学联系，是高二电磁部分的重点章节之一，而本节课则又是此章的重中之重，在历届高考命题中特别是综合计算题部分屡次出现，是本章教学中不可忽视的一个重要环节。

在教学大纲中“带电粒子在磁场中的运动”为B级要求，“质谱仪”为A级要求。

本节课的理论基础是力学部分曲线运动知识尤其是匀速圆周运动和向心力相关内容以及前一节洛仑兹力概念和特点等内容。

因此这一节既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分有机整合进行全新理论的构建过程。

通过本节学习，学生一方面加强了洛仑兹力作用特点的认识以及匀速圆周运动向心力概念的把握，另一方面将两者结合最终得出带电粒子在磁场中的运动规律，学生能够充分体会到物理知识的联系性和规律性，这不光有助于他们学会知识，而且使他们会学知识，学好本节内容将增强学生科学素质，能为今后进一步更好地掌握学习方法打下基础。

二、学习对象特征分析

（一）教学对象

高中二年级学生，经过之前的学习已经有了一定的物理基础知识，掌握了一定的物理学习方法，有一定的分析以及总结归纳能力，但是对抽象的概念的理解可能还是会有困难。

（二）教学背景

本课是高中二年级的一堂重要的实验课和理论课，本节主要是介绍洛仑兹力的应用。

洛仑兹力在各方面有广泛的应用。

从定性方面多介绍一些洛仑兹力的应用对开阔学生思路很有好处，如：

电视显像管中的磁偏转；磁流体发电；磁场引起的生物学效应；医疗上应用的磁疗等。

带电粒子垂直进入匀强磁场后，洛仑兹力的方向总与速度方向垂直，它的大小不变、方向变，不是恒力，因此粒子做匀速圆周运动。

教学中不要求学生死记半径公式和周期公式，要求学生掌握公式的推导思路，能迅速导出公式。

（三）知识基础

本节课是主要介绍带电粒子在匀强磁场中的运动情况，学生在前几节已经学习了洛伦兹力的概念和公式，通过左手定则我们可以判断带电粒子在匀强磁场中的运动,并对相关量做出推导。

（四）能力基础

1.学生思维活跃，不怕困难，遇到不会的问题时，先要自己思考一下，如果不能想出解决问题的方法，再去请教别人。

2.在教师给予一定的指导下，学生具有一定的分析能力和相互合作的能力，归纳总结得出结论。

（五）学习风格分析

1. 对新鲜事物有强烈的好奇感，并积极去探索新事物，发现新现象，开拓和发散自己的思维。

2. 通过归纳和总结，得出强有力的结论有强烈的争强好胜心，推动学习。

3. 想得到老师的好评，对物理产生浓厚的兴趣。

（六）情感态度

1. 学生能够认识到物理的趣味性，并对物理产生浓厚的兴趣，对基础知识之间的联系做出合理的解释。

2. 学生要利用网络资源进行学习，去了解更多的新知识。

三、教学目标

（一）知识与技能

①理解洛伦兹力对粒子不做功。

②理解带电粒子的初速度方向与磁场方向垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

③会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径及周期公式，并会运用其运动规律分析问题解决问题。

（二）过程与方法

①通过讨论带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动，培养学生的分析综合能力。

②通过推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，培养学生的理解能力和推理能力。

（三）情感态度价值观

通过讲述带电粒子在科技生产与生活中的典型应用，让学生了解物理知识在高科技领域的应用，开阔学生眼界，培养学生热爱科学、致力于科学研究的价值观。

四、教学重难点

（一）教学重点

①带电粒子垂直进入匀强磁场作何种运动，以及此运动特点和产生原因

②半径与周期公式在处理问题中的运用

③质谱仪工作原理

（二）教学难点

定垂直进入匀强磁场中的带电粒子运动是垂直磁场平面上的匀速圆周运动，②半径公式与周期公式和粒子动量、能量等结合应用。

其原因主要是①中，学生对向心力与匀速圆周运动认识的生疏遗忘以及缺乏左手定则与空间想象力的结合能力。

五、评价量规

初始水平--1

发展中水平--2

完成水平--3

范例级水平--4

课前预习和搜集信息

没有预习和收集与该课题相关的任何信息

简单预习，收集少量信息，和课题部分相关

基本预习，收集一些基本的信息，大部分和课题相关

认真预习，收集大量的信息，所有的都跟课题相关

分组讨论交流

不做任何讨论交流，依赖性强，不与同学合作

少量的交流，经常需要别的同学来提醒，很少与同学合作

能与同学交流自己的观点，相互沟通

能很好的与同学交流讨论，而且自己的观点也很完整正确

展示理解

几乎不能提供任何建议或理解，只是观看

对提出的问题能给出部分信息，参与少量展示，显示对问题（包括教师提供的各种现象或错误）的初步理解，对综合性或概括性问题不理解或理解有错误

能给出足够的信息或解释以使听者了解问题的意图和内容，表明对问题基本理解，但有少量错误

非常简明，讲解清晰，原理正确，触类旁通，表明对问题的深刻理解

课程结束后学生的掌握情况

错误非常多，几乎没有理解本节课的内容

错误较多，知识结构不完整，理解问题有一定困难

错误较少，知识结构基本合理，基本掌握了本节课的内容 

几乎没有错误，知识结构严谨规范，解释问题简洁、科学，很好的掌握了本节课的内容

六、学习资源与环境

近年来，随着现代科学技术的进步，计算机网络技术和多媒体教育技术得到了前所未有的迅猛发展，并且越来越多地运用到教学活动中。

计算机网络技术和多媒体教育技术在教学活动中的运用，极大的丰富了教与学的手段，使学习的观念、方法得到了更新，学习的效果得到了进一步的提高。

物理作为一门实验和理论都很重要的自然科学，在学习中引入计算机网络技术和多媒体教育技术，可以更好地丰富学习的内容，激发学习的兴趣，取得良好的学习效果。

教师利用幻灯片、图片、网上相关资料等资源，创设情景，激发学生兴趣。

学生通过课前调查，略读，详读，课堂讨论，分组讨论，资料查询，课后交流等活动方式，提高自己各方面的能力。

1）教师利用PowerPoint制作课件，从网络上下载图片及资料；细__________

2）学生课前预习，课堂学习讨论，课后通过网络查询整理交流，更加深入的了解所学的知识。

七、问题情景创设

提问：

如图所示，当带电粒子q以速度v分别垂直进入匀强电场和匀强磁场中，它们将做什么运动？

（如图1所示）

回答：

平抛和匀速圆周运动。

在此学生很有可能根据带电粒子进入匀强电场做平抛运动的经验，误认为带电粒子垂直进入匀强磁场也做平抛运动。

在这里不管学生回答正确与错误，都应马上追问：

为什么？

引导学生思考，自己得出正确答案。

八、教学活动过程

（一）课前复习

在进入新课之前，先带领同学们一起复习上节课学习的洛伦兹力的的基本概念和公式。

（二）情景导入

【引入】（课件投影，实验演示）观察演示实验：

带电粒子在磁场中的运动——洛仑兹力演示仪。

3．看实验视频，比较带电粒子垂直进入匀强电场和磁场这两种情况下轨迹的差别。

（设计意图：

理论和实验相结合，加深印象）

（简要实录：

洛仑兹力演示仪引起同学们的很大兴趣，都争相观看，印象极为深刻。

）

【教师提问】我们上节课学习了带电粒子所受洛伦兹力的知识，请大家通过实验和匀速圆周运动知识,推导出半径和周期。

【学生】分组讨论，然后得出结论。

（三）新课呈现

以轨道半径和周期的推导为例。

【板书】

一、轨道半径的推导

粒子做匀速圆周运动所需的向心力F=m

是由粒子所受的洛伦兹力提供的，所以

qvB=m

由此得出

r=

①

二、周期的推导

周期T=

代入①式得

T=

②

【练习】例1，一带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，运动周期为2π×10-5s.已知匀强磁场的磁感应强度为0.8T，则该粒子的质量与其电量的比值为多少？

三、回旋加速器

教师：

在现代物理学中，人们为探索原子核内部的构造，需要用能量很高的带电粒子去轰击原子核，如何才能使带电粒子获得巨大能量呢？

如果用高压电源形成的电场对电荷加速，由于受到电源电压的限制，粒子获得的能量并不太高。

美国物理学家劳伦斯于1932年发明了回旋加速器，巧妙地利用较低的高频电源对粒子多次加速使之获得巨大能量，为此在1939年劳伦斯获诺贝尔物理奖。

那么回旋加速器的工作原理是什么呢？

引导学生阅读教材有关内容，了解各种加速器的发展历程，体会回旋加速器的优越性。

课件演示，回旋加速器的工作原理，根据情况先由学生讲解后老师再总结。

在讲解回旋加速器工作原理时应使学生明白下面两个问题：

（1）在狭缝A′A′与AA之间，有方向不断做周期变化的电场，其作用是当粒子经过狭缝时，电源恰好提供正向电压，使粒子在电场中加速。

狭缝的两侧是匀强磁场，其作用是当被加速后的粒子射入磁场后，做圆运动，经半个圆周又回到狭缝处，使之射入电场再次加速。

（2）粒子在磁场中做圆周运动的半径与速率成正比，随着每次加速，半径不断增大，而粒子运动的周期与半径、速率无关，所以每隔相相同的时间（半个周期）回到狭缝处，只要电源以相同的周期变化其方向，就可使粒子每到狭缝处刚好得到正向电压而加速。

（四）分组讨论,巩固运用

用分小组交流讨论的形式，激励学生自己通过思考和探究来发现带电粒子在匀强磁场中的运动的规律，然后进行全班集体讨论评价，教师评价，综合学生的结论，最后得出最终的结论。

（五）课堂练习

【练习】

在正方形abcd范围内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场，电子各以不同的速率，都a点沿ab方向垂直磁场方向射入磁场，其中速率为v1的电子从c点沿bc射出，速率为v2的电子从d点沿cd方向射出。

不计重力，两电子（  ）

（A）速率之比v1/v2=2                 

（B）在磁场中运行的周期之比T1/T2=1/2

（C）在磁场中运行的时间之比t1/t2=1/2

（D）动量大小之比p1/p2=1

（六）网上交流

同学们下课后可以自己通过网络资源来查询，得出更多与本节课有关系的知识，然后大家可以一起在网上，通过QQ群与老师交流，与同学之间互相交流心得体会，为今后的学习打下牢固的基础。

（七）回家作业

课后作业4、7、10题

九、教学活动流程图

符号说明：

教学内容与教师活动学生活动

媒体运用学生利用媒体操作、学习

教师进行评价判断

十、教学多媒体设计

序号

媒体内容要点

媒体类型

教学作用

使用方式

占用时间

媒体来源

1

洛伦兹力公式回顾

PPT、、文本

复习知识

回忆

2分钟

自制

2

带电粒子在匀强磁场中的运动过程

视频

了解实验过程

观看

5分钟

下载

3

半径和周期推导

PPT

公式展示

讨论—总结

5分钟

自制

4

拓展练习

PPT

设难置疑

引起思辨

出示—练习讨论—总结

5分钟

自制

十一、总结反思

本节课在教学程序上设置了两个问题情境，分两步走，以旧知识的呈现引入，在探究性问题的引导下，学生认真思考比较，经过理论分析得出结论。

   教学过程中根据教材的逻辑关系，把讲授的内容组织成环环相扣、发人深省的“问题链条”提出来，启发学生思考，让学生回答，从而不断地诱发学生思考兴趣。

在教师的不断“启”与“发”的过程中，在学生把这一“问题链条”回答清楚的过程中，学生也就不知不觉地很容易地接受了知识。

启发问题的设置不仅突出了本节的重点，也为学生提供了思维线索，指出了思维的方向，有助于学生的深化理解。

在师生互动活动方面，启发式教学也调动了学生的情绪，活跃课堂气氛，使学生在教师的指导点拨下总结规律，形成能力。

    教师的主导作用在于把学生这个教学的主体，较为轻松、愉快地引入课堂教学活动中，在教师的启发、诱导下逐步进入角色，最终靠他们自己独立地完成观察、思考、分析、发现、归纳、总结等这一自身的学习过程”。

而教学中的“启”与“发”，在“教”方面，一个发人深省的提问或情境设计，都会使学生产生探索知识的兴趣，一个适当的问题的启示，可以给学生的思维亮起航标灯，让学生思维上走捷径，提高了课堂效率；而在“学”方面，学生不仅在课堂上体验思维的顺畅美，而且自身分析问题解决问题的能力得到发展，真正体现了“教学相长”。