专题一 带电粒子在组合场中的运动 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

专题一带电粒子在组合场中的运动教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：专题一带电粒子在组合场中的运动

2.教学年级和班级：高二（1）班

3.授课时间：2023年10月27日星期五第2节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.科学思维：培养学生运用物理规律分析带电粒子在组合场中的运动，提升逻辑推理和问题解决能力。

2.科学探究：通过实验探究和计算分析，引导学生自主探索带电粒子在不同电场和磁场中的运动规律，培养实验设计和数据分析能力。

3.科学态度与责任：让学生认识到物理学在科技发展中的重要作用，激发学生对科学研究的兴趣，培养科学精神和责任感。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在进入本节课之前，已经学习了电场、磁场和带电粒子的基本概念，以及它们在单独场中的运动规律。他们应具备基本的微积分知识，能够处理简单的微分方程。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高二学生对物理学科普遍保持较高兴趣，尤其对实验和探索性的学习内容感兴趣。他们的学习能力较强，能够适应较为抽象的物理概念。学习风格上，部分学生可能更倾向于通过实验和直观演示来理解物理现象，而另一部分学生可能更擅长通过数学推导和逻辑推理来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：本节课涉及较为复杂的物理模型和数学计算，部分学生可能对组合场中的运动规律理解困难，难以将电场和磁场的作用效果进行有效结合。此外，学生在解决实际问题时，可能面临如何将理论应用到具体情境中的挑战，需要教师引导学生进行有效的思考和讨论。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源-硬件资源：示波器、粒子加速器模型、电磁场发生器、带电粒子发射器、投影仪、白板或黑板

-课程平台：学校网络教学平台

-信息化资源：电子教材、在线物理实验模拟软件、相关教学视频和动画

-教学手段：多媒体教学课件、实物演示、小组讨论、课堂练习教学流程1.导入新课（用时5分钟）

-教师通过展示一幅带电粒子在组合场中运动的图像，引导学生回顾单一电场和磁场中的粒子运动规律。

-提问：同学们，我们已经学习了电场和磁场中带电粒子的运动，那么当电场和磁场同时存在时，带电粒子的运动会有什么特点呢？

-学生思考并回答，教师总结：今天我们将一起探究带电粒子在组合场中的运动规律。

2.新课讲授（用时15分钟）

-第一条：教师讲解带电粒子在电场和磁场中的受力分析，展示洛伦兹力的计算公式。

-举例：带电粒子在均匀电场和垂直磁场中的运动轨迹。

-第二条：教师通过动画演示，展示带电粒子在组合场中的运动轨迹，引导学生观察并分析运动规律。

-举例：带电粒子在非均匀电场和磁场中的运动。

-第三条：教师讲解带电粒子在组合场中的运动方程，引导学生掌握求解运动轨迹的方法。

-举例：带电粒子在复合电场和磁场中的运动轨迹计算。

3.实践活动（用时15分钟）

-第一条：学生分组进行实验，观察带电粒子在组合场中的运动轨迹，并与理论计算结果进行对比。

-举例：学生使用示波器观察带电粒子在复合电场和磁场中的运动轨迹。

-第二条：学生利用在线物理实验模拟软件，模拟不同组合场中带电粒子的运动，加深对运动规律的理解。

-举例：学生通过软件调整电场和磁场的强度，观察带电粒子的运动轨迹变化。

-第三条：学生独立完成一道关于带电粒子在组合场中运动的计算题，巩固所学知识。

-举例：计算带电粒子在复合电场和磁场中的运动轨迹。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

-第一方面：讨论带电粒子在组合场中的运动轨迹与单一场中的运动轨迹有何不同。

-举例回答：在单一电场中，带电粒子沿电场线运动；在单一磁场中，带电粒子做圆周运动；在组合场中，带电粒子的运动轨迹为螺旋线。

-第二方面：讨论如何通过实验和计算验证带电粒子在组合场中的运动规律。

-举例回答：通过改变电场和磁场的强度，观察带电粒子的运动轨迹变化；利用示波器记录运动轨迹；通过计算带电粒子的运动方程，求解运动轨迹。

-第三方面：讨论带电粒子在组合场中的运动规律在实际应用中的意义。

-举例回答：在粒子加速器中，通过组合电场和磁场，实现带电粒子的加速和聚焦；在航天器发射过程中，利用组合场调整飞行轨迹。

5.总结回顾（用时5分钟）

-教师总结本节课的重点内容，包括带电粒子在组合场中的受力分析、运动方程以及实验验证方法。

-举例：本节课重点学习了带电粒子在组合场中的运动规律，包括受力分析、运动方程和实验验证方法。

-教师提醒学生在课后复习相关内容，巩固所学知识。

-举例：请同学们课后复习带电粒子在组合场中的运动规律，特别是运动方程的求解方法。教学资源拓展1.拓展资源：

-带电粒子在非均匀电场中的运动：介绍非均匀电场中带电粒子的运动轨迹和速度变化，包括电场强度梯度对粒子运动的影响。

-磁场中的回旋运动：探讨带电粒子在磁场中的回旋运动，包括回旋半径、回旋频率等概念。

-带电粒子在复合场中的聚焦和散焦：分析带电粒子在复合电场和磁场中的聚焦和散焦现象，以及其在粒子加速器中的应用。

-粒子加速器的基本原理：介绍粒子加速器的基本工作原理，包括加速器中的电场和磁场如何协同工作。

2.拓展建议：

-学生可以通过阅读物理教材中的相关章节，深入了解带电粒子在组合场中的运动规律。

-鼓励学生观看在线教育平台上的科普视频，如粒子加速器的介绍和实验演示，以增强直观理解。

-建议学生参与物理实验课程，亲自操作实验设备，观察带电粒子在组合场中的运动现象。

-学生可以尝试解决一些更复杂的物理问题，如带电粒子在非均匀电场和磁场中的复杂运动轨迹计算。

-鼓励学生查阅相关学术论文，了解带电粒子在组合场中运动的研究进展和应用领域。

-组织学生进行小组讨论，探讨带电粒子在组合场中运动的理论和实际应用，促进知识的交流与分享。

-建议学生利用课外时间，通过模拟软件进行虚拟实验，加深对带电粒子运动规律的理解。

-学生可以尝试将所学知识应用于实际问题，如设计一个简单的粒子加速器模型，分析其性能和优化方案。板书设计①重点知识点：

-带电粒子在电场中的运动方程

-洛伦兹力公式

-粒子在磁场中的回旋运动

-带电粒子在组合场中的运动轨迹

②关键词句：

-qE=ma，描述电场对带电粒子的作用力

-F=q(v×B)，洛伦兹力方向与速度和磁场垂直

-回旋半径r=mv/qB，回旋频率ω=qB/m

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

③逻辑结构：

-电场与磁场对带电粒子的作用

-洛伦兹力与带电粒子运动的关系

-粒子在磁场中的回旋运动规律

-带电粒子在组合场中的运动轨迹分析反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.案例教学法的应用：在讲解带电粒子在组合场中的运动时，可以结合实际案例，如粒子加速器的工作原理，让学生更直观地理解理论知识的应用。

2.多媒体教学手段的融合：利用动画和模拟软件，将抽象的物理现象转化为可视化的图像，帮助学生更好地理解带电粒子在组合场中的运动规律。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对理论知识的理解不够深入：部分学生在学习带电粒子在组合场中的运动时，对公式和概念的理解停留在表面，缺乏深入思考。

2.实验操作技能不足：在实验环节，部分学生由于缺乏实际操作经验，导致实验结果与预期不符，影响了实验效果。

3.课堂互动不足：在课堂教学中，学生参与度不高，教师讲解过多，未能充分调动学生的积极性。

反思改进措施（三）

1.加强理论知识的讲解与引导：在讲解理论知识时，注重引导学生思考，结合实际案例，帮助学生深入理解带电粒子在组合场中的运动规律。

2.提高实验操作技能：加强实验前的指导，让学生了解实验原理和操作步骤，提高实验操作技能。同时，鼓励学生在实验过程中发现问题、解决问题。

3.丰富课堂互动形式：通过提问、小组讨论等方式，增加课堂互动，激发学生的学习兴趣。同时，关注学生的学习反馈，及时调整教学策略。

4.利用翻转课堂模式：将课堂上的讲解内容提前通过视频或课件形式呈现，让学生在课前预习，课堂上进行讨论和实验，提高课堂效率。

5.加强与学生的沟通：关注学生的学习进度和困难，及时给予指导和帮助，提高学生的学习效果。

6.定期进行教学反思：在教学过程中，不断总结经验教训，针对存在的问题，及时调整教学策略，提高教学质量。课后作业1.作业题目：已知一质子（质量为m，电荷量为e）在垂直于磁场方向的电场中运动，电场强度为E，磁感应强度为B。求质子在电场和磁场共同作用下的运动轨迹方程。

解答过程：

-质子在电场中的受力为F_e=eE。

-质子在磁场中的受力为F_B=qvB，由于速度方向与磁场垂直，所以F_B的方向始终与速度方向垂直。

-质子的加速度为a=F_e/m=eE/m。

-在电场方向上，质子做匀加速直线运动，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(eE/m)*t^2。

-在垂直电场方向上，质子做匀速圆周运动，半径r=mv/qB=mE/(eB)。

-质子的运动轨迹为螺旋线，轨迹方程为x=(mE/(eB))*cos(ωt)，y=(mE/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m。

2.作业题目：一电子（质量为m_e，电荷量为-e）在复合场中运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，电子的速度为v。求电子的运动轨迹方程。

解答过程：

-电子在电场中的受力为F_e=-eE。

-电子在磁场中的受力为F_B=evB。

-电子的加速度为a=F_e/m_e=-eE/m_e。

-由于电子的加速度与速度方向相反，电子在电场方向上做匀减速直线运动。

-在磁场方向上，电子做匀速圆周运动，半径r=m_e/(eB)。

-电子的运动轨迹为螺旋线，轨迹方程为x=(m_e/(eB))*cos(ωt)，y=(m_e/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m_e。

3.作业题目：一质子在垂直于磁场方向的电场中运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，质子的速度为v0。求质子在电场和磁场共同作用下的运动轨迹方程。

解答过程：

-质子在电场中的受力为F_e=qE。

-质子在磁场中的受力为F_B=qvB。

-质子的加速度为a=F_e/m=qE/m。

-在电场方向上，质子做匀加速直线运动，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(qE/m)*t^2。

-在垂直电场方向上，质子做匀速圆周运动，半径r=mv/qB。

-质子的运动轨迹为螺旋线，轨迹方程为x=(mv/qB)*cos(ωt)，y=(mv/qB)*sin(ωt)，其中ω=qB/m。

4.作业题目：一电子在复合电场和磁场中运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，电子的速度为v。求电子的运动轨迹方程。

解答过程：

-电子在电场中的受力为F_e=-eE。

-电子在磁场中的受力为F_B=evB。

-电子的加速度为a=F_e/m_e=-eE/m_e。

-在电场方向上，电子做匀减速直线运动，位移x=(1/2)a*t^2=(1/2)*(-eE/m_e)*t^2。

-在磁场方向上，电子做匀速圆周运动，半径r=m_e/(eB)。

-电子的运动轨迹为螺旋线，轨迹方程为x=(m_e/(eB))*cos(ωt)，y=(m_e/(eB))*sin(ωt)，其中ω=eB/m_e。

5.作业题目：一质子在复合电场和磁场中运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，质子的速度为v0。求质子在电