高中物理-帶電粒子在勻強(qiáng)組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

【課前預(yù)習(xí)案】復(fù)合場(chǎng)分為組合場(chǎng)和疊加場(chǎng)：組合場(chǎng)是或是一個(gè)電場(chǎng)與一個(gè)磁場(chǎng)相鄰，或是兩個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)相鄰；疊加場(chǎng)是同一區(qū)域內(nèi)有三種場(chǎng)中的兩種或者三種。帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)根據(jù)的電場(chǎng)力和速度的關(guān)系分為：電場(chǎng)力和速度共線：電場(chǎng)力和速度垂直：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)根據(jù)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和速度的關(guān)系分為：v與B平行v與B垂直區(qū)分電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中若粒子只受電場(chǎng)力，F(xiàn)與V垂直時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中若粒子只受磁場(chǎng)力，B與V垂直時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為：【課堂探究案】?jī)蓚€(gè)探究：一是質(zhì)譜儀的工作原理、而是帶電粒子在三類組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)探究一：組合場(chǎng)的應(yīng)用：質(zhì)譜儀探究二：帶電粒子在三類組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)類型(一)先電場(chǎng)后磁場(chǎng)類型(二)先磁場(chǎng)后電場(chǎng)類型(三)從磁場(chǎng)進(jìn)磁場(chǎng)學(xué)情分析：部分學(xué)生的典型錯(cuò)誤已經(jīng)在課件中有所展示主要細(xì)節(jié)錯(cuò)誤有：部分字母運(yùn)算能力不夠（結(jié)果中出現(xiàn)未知字母、計(jì)算失誤、結(jié)果加單位……）思路不清晰、不能正確的從全局分析運(yùn)動(dòng)的情況。進(jìn)而正確的畫圖和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基本思路為定圓心、畫軌跡、幾何關(guān)系求半徑；在電場(chǎng)中的勻變速直線運(yùn)動(dòng)和類平拋運(yùn)動(dòng)。學(xué)生能基本做到以下幾點(diǎn)：在無邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，能夠運(yùn)用公式和幾何知識(shí)求解相關(guān)的物理量。基本掌握簡(jiǎn)單的單邊界磁場(chǎng)的對(duì)稱性，圓形磁場(chǎng)的“徑進(jìn)徑出”模型?；菊莆斩▓A心，定半徑，求時(shí)間的基本方法。具備簡(jiǎn)單的數(shù)理結(jié)合的能力。效果分析本節(jié)課設(shè)計(jì)的基本理念是：以學(xué)生為主體，以學(xué)生的發(fā)展為中心，讓學(xué)生明確帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的基本思路的，通過了解質(zhì)譜儀的基本工作原理，進(jìn)而學(xué)會(huì)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的處理思路。通過后面的三個(gè)題型再對(duì)該問題進(jìn)行深入的把握和學(xué)習(xí)。質(zhì)譜儀工作環(huán)境中的加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)構(gòu)建物理場(chǎng)景，需要考生將粒子的三維運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和類平拋等平面或直線運(yùn)動(dòng)，考查了考生將復(fù)雜實(shí)際問題中的對(duì)象、過程轉(zhuǎn)換成物理模型的能力?！稁щ娏Ｗ釉诮M合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教材分析：本節(jié)內(nèi)容有帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，課本實(shí)例為質(zhì)譜儀、回旋加速器課后練習(xí)中涉及到速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)。考查的角度一般涉及到帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)及帶電粒子在組合場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。高考命題對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查都集中在有界磁場(chǎng)的范疇，而且多數(shù)是以壓軸題的形式出現(xiàn)：17年新課標(biāo)全國(guó)卷：25題考查油滴在周期電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)18年新課標(biāo)全國(guó)卷：25題帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)19年新課標(biāo)卷：24題考查帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2020年卷：17題考查質(zhì)譜儀的工作原理以及應(yīng)用結(jié)合近幾年的考查形式，都離不開有界磁場(chǎng)這個(gè)載體，因?yàn)樵摬糠謨?nèi)容對(duì)學(xué)生的綜合能力要求比較高，能反應(yīng)學(xué)生解決物理問題的綜合能力，這也達(dá)到了高考的選拔功能。2020年卷第17題利用質(zhì)譜儀工作環(huán)境中的加速電場(chǎng)、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)構(gòu)建物理場(chǎng)景，需要考生將粒子的三維運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和類平拋等平面或直線運(yùn)動(dòng)，考查了考生將復(fù)雜實(shí)際問題中的對(duì)象、過程轉(zhuǎn)換成物理模型的能力?！続組(必做題)】1、如圖，在xoy平面內(nèi)，第I象限內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，方向沿y軸正方向，在x軸正下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，今有一質(zhì)量為m，電量為e的電子（不計(jì)重力），從y軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，沿著與x軸成450進(jìn)入磁場(chǎng)，并能返回原出發(fā)點(diǎn)P。（1）說明電子的運(yùn)動(dòng)情況，并作出電子運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖；（2）求P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離h；（3）電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間第一次返回到P點(diǎn)？2.如圖所示，在xOy坐標(biāo)系的0≤y≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在d≤y≤2d的區(qū)域內(nèi)分布著垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的交界面，ab為磁場(chǎng)的上邊界?，F(xiàn)從原點(diǎn)O處沿x軸正方向發(fā)射出速率為v0、比荷(電荷量與質(zhì)量之比)為k的帶正電粒子，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰與ab相切并返回磁場(chǎng)。已知電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(3v02,2kd)，不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用。求：(1)粒子第一次穿過MN時(shí)的速度大小和水平位移的大??；(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。3、A、B兩個(gè)帶正電的粒子，所帶電荷量分別為q1與q2，質(zhì)量分別為m1和m2。若不計(jì)重力，兩粒子由靜止開始經(jīng)相同加速電場(chǎng)加速后，經(jīng)右板的同一小孔進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，假設(shè)兩粒子均能落在B板上，則兩粒子是否落在B板同一位置？思路引導(dǎo)：試推導(dǎo)水平位移和速度偏轉(zhuǎn)角的正切值的表達(dá)式，然后判斷兩個(gè)粒子是否落在同一位置如果都能打出電場(chǎng)，再推導(dǎo)偏轉(zhuǎn)距離和速度偏角正切值，判斷運(yùn)功軌跡是否重合？探究結(jié)論：【上接例2】（3）eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(1,1)H在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是否重合？（4）eq\o\al(2,1)H第一次離開磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離？【B組(選做思考題)】在如圖所示的坐標(biāo)系內(nèi)，PQ是垂直于x軸的分界線，PQ左側(cè)的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)分布著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，AC邊有一擋板可吸收電子，AC長(zhǎng)為d。PQ右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，兩極板長(zhǎng)度為eq\f(1,2)d，間距為d。電場(chǎng)右側(cè)的x軸上有足夠長(zhǎng)的熒光屏?，F(xiàn)有速率不同的電子在紙面內(nèi)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向射入磁場(chǎng)，電子能打在熒光屏上的最遠(yuǎn)處為M點(diǎn)，M到下極板右端的距離為eq\f(1,2)d，電子電荷量為e，質(zhì)量為m，不考慮電子間的相互作用以及偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)邊緣效應(yīng)，求：(1)電子通過磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間；(2)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓U；(3)電子至少以多大速率從O點(diǎn)射出時(shí)才能打到熒光屏上。課后反思：本節(jié)課在過去2017年到2019年的全國(guó)卷中都是以壓軸題的形式出現(xiàn)，2020年自主命題以后仍是以倒數(shù)第二個(gè)答題的形式出現(xiàn)，并且有四小問。本屆在高考中的地位可見一斑。因此本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生的繪圖、邏輯思維、過程分析、計(jì)算、快速建模能力要求都很高。在教授過程中主要還是以鍛煉和提升學(xué)生的解題思路為主，讓學(xué)生明確基本題型和應(yīng)對(duì)策略。個(gè)人認(rèn)為還是要在思路分析和過程分析、畫運(yùn)動(dòng)過程圖上下功夫?！菊n程標(biāo)準(zhǔn)解讀】1.會(huì)分析帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)并會(huì)畫運(yùn)動(dòng)軌跡.（重點(diǎn)）2.能靈活選擇解題工具計(jì)算帶電粒子在組合場(chǎng)中相關(guān)物理量（難