2024-2025版高中物理 第三章 磁场 6 带电粒子在匀强磁场中的运动教学实录 新人教版选修3-1

2024-2025版高中物理第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动教学实录新人教版选修3-1课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析1.本节课的主要教学内容：带电粒子在匀强磁场中的运动。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容基于学生已学过的运动学、电磁学知识，重点讲解带电粒子在匀强磁场中的运动规律和洛伦兹力的应用。教材章节为新版高中物理选修3-1的第三章“磁场”第六节“带电粒子在匀强磁场中的运动”。二、核心素养目标1.培养学生的科学探究能力，通过实验观察和数据分析，让学生掌握带电粒子在匀强磁场中运动的基本规律。

2.增强学生的逻辑推理能力，通过磁场力与运动学方程的结合，让学生学会运用物理原理解决实际问题。

3.提升学生的科学思维，引导学生理解洛伦兹力在微观粒子运动中的重要作用，培养跨学科思考问题的能力。

4.强化学生的科学态度与责任，使学生认识到物理知识在科学研究和技术发展中的应用价值。三、学情分析本节课面对的是高中一年级的学生，他们在进入物理学习之前已经具备了一定的数学基础和基本的物理概念。在知识层面上，学生已经学习了牛顿运动定律、电场和电流的基本知识，对运动学和电磁学有一定的了解。然而，由于磁场概念相对复杂，学生在理解磁场力、洛伦兹力以及带电粒子在磁场中的运动规律时可能存在困难。

学生的能力方面，他们在数学运算和逻辑推理方面有一定的能力，但可能缺乏将抽象物理概念与具体实例相结合的能力。在实验操作方面，学生可能对实验设计、数据收集和分析等方面还不够熟练。

素质方面，学生在自主学习、合作学习和探究学习方面有一定的潜力，但可能需要教师引导和激励。他们的学习习惯可能存在差异，有的学生可能对物理学习兴趣浓厚，主动探索；而有的学生可能对物理学习较为被动，需要更多的指导和帮助。

这些学情特点对课程学习产生了以下影响：

1.教师在教学中需要注重引导学生理解磁场概念，通过实例和实验帮助学生建立直观的认识。

2.教学方法上，应结合学生的数学基础，采用逐步引导的方式，帮助学生建立物理模型。

3.在实验教学中，注重培养学生的实验操作技能和数据分析能力，提高学生的实验素养。

4.通过小组合作学习，培养学生的团队协作精神和沟通能力。

5.针对不同学生的学习习惯，教师应采取差异化的教学策略，确保每个学生都能在磁场这一章节的学习中获得成长。四、教学方法与策略1.采用讲授法与讨论法相结合的教学方法，先由教师讲解带电粒子在匀强磁场中的运动规律，再组织学生讨论洛伦兹力对粒子轨迹的影响。

2.设计实验操作环节，让学生亲自搭建实验装置，观察并记录带电粒子在磁场中的运动轨迹，提高学生的实验操作技能和观察能力。

3.利用多媒体教学，通过动画展示带电粒子在磁场中的运动，帮助学生直观理解复杂的物理现象。

4.开展角色扮演活动，让学生分组扮演物理学家，模拟洛伦兹力的发现过程，激发学生的探究兴趣和创造力。五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对带电粒子在匀强磁场中运动的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道磁场吗？有没有注意到磁铁周围的物体是如何运动的？”

展示一些关于磁铁和带电粒子在磁场中运动的图片或视频片段，让学生初步感受磁场对粒子运动的控制作用。

简短介绍带电粒子在匀强磁场中的运动的基本概念，为接下来的学习打下基础。

2.带电粒子在匀强磁场中的运动基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解带电粒子在匀强磁场中的运动的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解带电粒子在匀强磁场中的运动规律，包括洛伦兹力的方向和大小。

详细介绍洛伦兹力的计算公式，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.带电粒子在匀强磁场中的运动案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解带电粒子在匀强磁场中的运动特性和重要性。

过程：

选择几个典型的带电粒子在磁场中运动的案例进行分析，如粒子加速器中的粒子轨迹。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解带电粒子在磁场中的复杂运动。

引导学生思考这些案例对科学研究和技术发展的影响，以及如何应用这些原理解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与带电粒子在匀强磁场中运动相关的主题进行深入讨论，如粒子在磁场中的回旋运动。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对带电粒子在匀强磁场中运动的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调带电粒子在匀强磁场中运动的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括带电粒子在匀强磁场中的运动规律、案例分析等。

强调带电粒子在磁场中的运动在物理学和工程学中的应用价值，鼓励学生进一步探索和应用这些原理。

布置课后作业：让学生设计一个简单的实验，观察并记录带电粒子在磁场中的运动，以巩固学习效果。六、学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.理解带电粒子在匀强磁场中的运动规律：通过本节课的学习，学生能够掌握带电粒子在匀强磁场中的运动规律，包括洛伦兹力的方向和大小，以及粒子轨迹的形状和运动特点。

2.应用物理公式解决实际问题：学生能够熟练运用洛伦兹力公式和运动学方程，解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题，如计算粒子的速度、轨迹半径等。

3.培养实验操作能力：在实验环节，学生通过亲自搭建实验装置，观察并记录带电粒子在磁场中的运动轨迹，提高了实验操作技能和观察能力。

4.提升逻辑推理能力：通过分析带电粒子在磁场中的运动规律，学生能够运用逻辑推理能力，解决复杂的物理问题，如粒子在磁场中的回旋运动、粒子束的聚焦等。

5.增强合作学习意识：在小组讨论环节，学生通过合作学习，共同探讨带电粒子在匀强磁场中的运动规律，培养了团队协作精神和沟通能力。

6.激发学习兴趣和创造力：通过角色扮演、案例分析等活动，学生能够更加深入地了解带电粒子在磁场中的运动，激发学习兴趣和创造力，为今后的科学研究和技术创新奠定基础。

7.提高科学素养：本节课的学习使学生认识到物理学在科学研究和技术发展中的重要作用，提高了学生的科学素养和责任感。

8.培养创新思维：在课后作业中，学生需要设计实验来观察和记录带电粒子在磁场中的运动，这一过程有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。

9.巩固数学基础：本节课的学习涉及数学运算和物理公式的应用，有助于学生巩固数学基础，提高数学思维能力。

10.培养自主学习能力：通过本节课的学习，学生能够学会自主学习，掌握科学学习方法，为今后的学习和发展奠定基础。七、典型例题讲解例题1：一束质子（质量为m，电荷量为e）以速度v垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，求质子的运动轨迹半径R。

解答：根据洛伦兹力公式，质子在磁场中受到的力为F=evB。由于洛伦兹力提供向心力，所以有F=mv²/R。联立两式得R=mv/(eB)。

例题2：在磁感应强度为B的匀强磁场中，一带电粒子（电荷量为q，质量为m）以速度v进入磁场，求粒子在磁场中运动的最大轨迹半径R_max。

解答：当粒子的速度方向与磁场方向垂直时，轨迹半径最大。此时，向心力由洛伦兹力提供，即evB=mv²/R_max。解得R_max=mv/(eB)。

例题3：一束质子束在磁感应强度为B的匀强磁场中，若质子的速度v=2×10^6m/s，电荷量e=1.6×10^-19C，质量m=1.67×10^-27kg，求质子束的轨迹半径。

解答：根据例题1的公式，R=mv/(eB)。代入数值计算得R=(1.67×10^-27kg×2×10^6m/s)/(1.6×10^-19C×B)。假设B=0.5T，则R=0.5m。

例题4：一束带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知粒子的速度v=3×10^4m/s，电荷量q=2e，质量m=3×10^-27kg，求粒子的运动轨迹半径R。

解答：根据洛伦兹力公式，F=qvB=2e×3×10^4m/s×B。由于洛伦兹力提供向心力，所以有F=mv²/R。联立两式得R=mv²/(qB)=(3×10^-27kg×(3×10^4m/s)²)/(2e×B)。假设B=0.1T，则R=4.5×10^-4m。

例题5：一束带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中运动，已知粒子的速度v=5×10^5m/s，电荷量q=-3e，质量m=4×10^-26kg，求粒子的运动轨迹半径R。

解答：根据洛伦兹力公式，F=qvB=-3e×5×10^5m/s×B。由于洛伦兹力提供向心力，所以有F=mv²/R。联立两式得R=mv²/(qB)=(4×10^-26kg×(5×10^5m/s)²)/(-3e×B)。假设B=0.2T，则R=5×10^-2m。八、内容逻辑关系①本文重点知识点：

-带电粒子在匀强磁场中的运动规律

-洛伦兹力的计算公式：F=evB

-粒子轨迹半径的计算：R=mv/(eB)

②本文重点词句：

-“洛伦兹力”指带电粒子在磁场中受到的力。

-“匀强磁场”指磁感应强度B在空间中处处相等的磁场。

-“粒子轨迹半径”指带电粒子在磁场中运动轨迹的半径。

③本文内容逻辑关系：

①确定粒子在磁场中的受力情况：带电粒子在磁场中