2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第1章 安培力與洛倫茲力 3 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選擇性必修第二冊

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章安培力與洛倫茲力3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選擇性必修第二冊科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章安培力與洛倫茲力3帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選擇性必修第二冊設(shè)計(jì)思路嘿，大家好！今天我們要開啟一段物理的奇妙之旅，聚焦于高中物理選擇性必修第二冊的安培力與洛倫茲力這一章節(jié)。我們要探究帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)，這是基礎(chǔ)知識，但也很重要哦！咱們會(huì)通過生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)、直觀的圖像和深入淺出的講解，讓這些抽象的概念變得觸手可及。讓我們一起飛越物理的星空，感受科學(xué)的魅力吧！??????核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理模型解決實(shí)際問題的能力。

3.提升學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)，通過實(shí)驗(yàn)探究磁場對帶電粒子的作用。

4.增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)思維，學(xué)會(huì)分析、推理和數(shù)學(xué)建模。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解洛倫茲力的方向判定方法，包括左手定則的應(yīng)用。

②掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠分析粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)。

③能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)工具描述帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如速度、加速度和半徑的計(jì)算。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①洛倫茲力方向的確定，如何幫助學(xué)生形成直觀的空間想象力。

②復(fù)雜磁場中帶電粒子軌跡的分析，涉及多因素的綜合考慮。

③理論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，如何讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，并從中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。教學(xué)方法與策略1.采用講授與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，首先通過講解洛倫茲力的基本原理和左手定則，幫助學(xué)生建立清晰的概念。

2.設(shè)計(jì)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自操作，觀察帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)，加深對運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

3.利用多媒體演示復(fù)雜磁場中的粒子軌跡，提高學(xué)生對抽象概念的可視化理解。

4.組織小組討論，讓學(xué)生分析案例，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)和問題解決能力。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：同學(xué)們，你們有沒有想過，如果宇宙中存在一種看不見的力，能夠讓帶電粒子在空間中轉(zhuǎn)彎，那會(huì)是什么樣的景象呢？今天我們就來揭開這個(gè)神秘的面紗，探索帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-回顧舊知：在上一節(jié)課中，我們學(xué)習(xí)了洛倫茲力的概念，知道帶電粒子在磁場中會(huì)受到力的作用。今天我們將進(jìn)一步探討這個(gè)力如何影響粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.新課呈現(xiàn)（約25分鐘）

-講解新知：首先，我會(huì)詳細(xì)講解洛倫茲力的方向判定方法，包括左手定則的應(yīng)用。我會(huì)用簡單的例子來展示如何使用左手定則確定力的方向。

-舉例說明：通過展示帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，如粒子進(jìn)入磁場后做圓周運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生直觀地理解洛倫茲力對粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響。

-互動(dòng)探究：我會(huì)提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考，并通過小組討論的方式，讓學(xué)生嘗試解釋粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

3.實(shí)驗(yàn)演示（約10分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：接下來，我會(huì)進(jìn)行一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)演示，展示帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)。我會(huì)讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)背后的原理。

-教師指導(dǎo)：在實(shí)驗(yàn)過程中，我會(huì)及時(shí)給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，確保他們能夠理解實(shí)驗(yàn)的目的和原理。

4.練習(xí)與應(yīng)用（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：我會(huì)給學(xué)生一些練習(xí)題，讓他們嘗試應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。這些問題會(huì)涉及不同類型的磁場和粒子，以及不同的初始條件。

-教師指導(dǎo)：在學(xué)生解答練習(xí)題的過程中，我會(huì)巡視課堂，觀察他們的解題思路，并給予必要的幫助。

5.深入探究（約10分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：為了讓學(xué)生更深入地理解帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)，我會(huì)引導(dǎo)他們進(jìn)行一些更復(fù)雜的探究活動(dòng)，如分析不同磁場強(qiáng)度對粒子運(yùn)動(dòng)的影響。

-教師指導(dǎo)：我會(huì)提供一些指導(dǎo)性的問題，幫助學(xué)生思考，并鼓勵(lì)他們通過實(shí)驗(yàn)或計(jì)算來驗(yàn)證自己的猜想。

6.總結(jié)與反思（約5分鐘）

-總結(jié)：我會(huì)回顧本節(jié)課的主要知識點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)洛倫茲力在帶電粒子運(yùn)動(dòng)中的重要性。

-反思：我會(huì)讓學(xué)生分享他們在學(xué)習(xí)過程中的體會(huì)，以及他們對于如何更好地理解和應(yīng)用這些知識的看法。

7.課后作業(yè)（約5分鐘）

-我會(huì)布置一些課后作業(yè)，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識，并提前預(yù)習(xí)下一節(jié)課的內(nèi)容。知識點(diǎn)梳理1.洛倫茲力的概念：

-洛倫茲力是帶電粒子在磁場中受到的力，其大小與粒子的電荷量、速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。

-洛倫茲力的方向由左手定則確定，即伸開左手，讓磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向粒子運(yùn)動(dòng)方向，拇指所指即為洛倫茲力的方向。

2.洛倫茲力的大小計(jì)算：

-洛倫茲力的大小可以通過公式F=qvBsinθ計(jì)算，其中q為粒子電荷量，v為粒子速度，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ為速度與磁場方向的夾角。

3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)：

-帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中會(huì)受到洛倫茲力的作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡取決于粒子的速度方向和磁場方向。

-當(dāng)粒子速度與磁場方向垂直時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑可以通過公式r=mv/qB計(jì)算，其中m為粒子質(zhì)量。

4.粒子速度與磁場方向平行時(shí)的運(yùn)動(dòng)：

-當(dāng)粒子速度與磁場方向平行時(shí)，洛倫茲力為零，粒子將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，不受磁場影響。

5.粒子速度與磁場方向成任意角度時(shí)的運(yùn)動(dòng)：

-當(dāng)粒子速度與磁場方向成任意角度時(shí)，粒子將受到洛倫茲力的作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋線。

-螺旋線的半徑和螺距可以通過相應(yīng)的公式計(jì)算。

6.洛倫茲力做功與能量變化：

-洛倫茲力始終與粒子的速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子的動(dòng)能和勢能保持不變。

7.粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：

-粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以通過洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行描述。

-粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等參數(shù)可以通過相應(yīng)的公式計(jì)算得出。

8.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用：

-帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)原理可以應(yīng)用于粒子加速器、磁懸浮列車等領(lǐng)域。

-理解帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對于研究粒子物理和材料科學(xué)具有重要意義。板書設(shè)計(jì)1.洛倫茲力概念與公式

①洛倫茲力：帶電粒子在磁場中受到的力

②公式：F=qvBsinθ

③變量：q（電荷量），v（速度），B（磁感應(yīng)強(qiáng)度），θ（速度與磁場方向的夾角）

2.左手定則

①左手定則：伸開左手，磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向粒子運(yùn)動(dòng)方向，拇指所指即為洛倫茲力方向

3.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

①圓周運(yùn)動(dòng)：垂直磁場，勻速圓周運(yùn)動(dòng)

②公式：r=mv/qB

③變量：r（圓周運(yùn)動(dòng)半徑），m（粒子質(zhì)量），q（電荷量），B（磁感應(yīng)強(qiáng)度）

4.粒子速度與磁場方向平行

①直線運(yùn)動(dòng)：平行磁場，勻速直線運(yùn)動(dòng)

②洛倫茲力：F=0

5.粒子速度與磁場方向成任意角度

①螺旋線運(yùn)動(dòng)：任意角度，螺旋線運(yùn)動(dòng)

6.洛倫茲力做功與能量變化

①做功：洛倫茲力不做功

②能量：動(dòng)能和勢能保持不變

7.粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

①運(yùn)動(dòng)軌跡：通過洛倫茲力公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式描述

②速度、加速度：通過相應(yīng)公式計(jì)算得出

8.應(yīng)用與意義

①粒子加速器：應(yīng)用于粒子物理研究

②磁懸浮列車：應(yīng)用于交通運(yùn)輸

③研究領(lǐng)域：粒子物理、材料科學(xué)等課后作業(yè)1.作業(yè)題目：一粒電荷量為+2.0×10^-6C的電子以5.0×10^4m/s的速度進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場中，求電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。

解答過程：

-使用公式r=mv/qB

-將已知數(shù)值代入：r=(9.1×10^-31kg)×(5.0×10^4m/s)/(2.0×10^-6C)×(0.5T)

-計(jì)算得出：r≈4.55×10^-2m

2.作業(yè)題目：一個(gè)帶電粒子在垂直于其速度方向的勻強(qiáng)磁場中以2.0m/s的速度進(jìn)入，磁場強(qiáng)度為0.2T，如果粒子的電荷量為-3.0×10^-19C，求粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑。

解答過程：

-使用公式r=mv/qB

-將已知數(shù)值代入：r=(1.67×10^-27kg)×(2.0m/s)/(-3.0×10^-19C)×(0.2T)

-計(jì)算得出：r≈1.11×10^-4m

3.作業(yè)題目：一個(gè)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其半徑為0.1m，速度為10m/s，磁場強(qiáng)度為0.5T，求粒子的電荷量。

解答過程：

-使用公式r=mv/qB，解出q

-q=mv/rB

-將已知數(shù)值代入：q=(1.67×10^-27kg)×(10m/s)/(0.1m)/(0.5T)

-計(jì)算得出：q≈3.34×10^-19C

4.作業(yè)題目：一個(gè)電子在垂直于其速度方向的勻強(qiáng)磁場中以2.0×10^6m/s的速度進(jìn)入，磁場強(qiáng)度為0.5T，求電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。

解答過程：

-使用公式T=2πr/v

-首先計(jì)算半徑r=mv/qB

-然后計(jì)算周期T

-r=(9.1×10^-31kg)×(2.0×10^6m/s)/(1.6×10^-19C)×(0.5T)

-r≈5.68×10^-5m

-T=2π×(5.68×10^-5m)/(2.0×10^6m/s)

-T≈3.57×10^-10s

5.作業(yè)題目：一個(gè)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知其周期為0.01s，半徑為0.05m，磁場強(qiáng)度為0.1T，求粒子的質(zhì)量。

解答過程：

-使用公式T=2πr/v和