我的教学反思——有关带电粒子在有界匀强磁场中运动

我的教学反思——有关带电粒子在有界匀强磁场中运动

贺红曼

陕西省宝鸡市扶风高级中学贺红曼

带电粒子在有界匀强磁场中的运动实质是一类运动问题，这一类运动由于研究对象的特殊（带电粒子，不计重力）和运动环境的特殊（有界匀强磁场）及处理方法的特殊而在所有运动问题中独树一帜，又由于此类题目对学生的综合能力要求较高而倍受高考命题者青睐，在高考理综卷压轴题中均有出现。那么在复习课教学中如何突破这一专题呢，结合自己多年的教学实践，笔者认为应把握以下几点；

1.注重基础，循序渐进

首先应让学生明白四个基点；一是研究对象；二是运动环境，即认识什么是有界匀强磁场及常见的类型（单一边界、条形边界、矩型边界、圆型边界）；三是运动性质（匀速圆周运动）及轨迹（圆周的一部分或几个圆周的组合）；四是处理方法，即找圆心→描轨迹→求半径→解有关的量和运动时间。

学生对这类题目所产生畏难情绪的主要原因有两点：一是做图能力差，做不出准确的轨迹图；二是教学节奏太快，台阶太高，学生跟不上。针对这种情况，通过教学实践，笔者认为该专题至少要安排四课时。

第一课时讲明四个基点，讲解两道例题，练习两道题目，重点让学生体会此类运动的特点，掌握处理方法。具体过程如下：

复习带电粒子在匀强磁场中运动的性质和规律。先要求学生做下图（没有ab直线）：

然后画出ab直线。

问：若直线ab的右侧有磁场，左侧没有磁场，则带电粒子的轨迹，运动性质如何？引出有界匀强磁场的概念，明确带电粒子在有界匀强磁场中运动的性质：匀速圆周运动。

规律：洛伦兹力提供向心力；运动轨迹为圆弧；半径R＝。

这样引入有界磁场的概念和带电粒子在有界匀强磁场中的运动问题，学生感到并不陌生。

鼓励学生就此种运动提出求解的一些问题。

第二课时是在学生练习六道题目的基础上，引导学生总结一些规律。如

规律1如从同一边界射入的粒子，又从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。

规律2如偏转角为180°的轨迹是半圆弧，偏转角为90°的轨迹是四分之一圆弧，偏转角为270°的轨迹是四分之三圆弧。

规律3在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出。

第三课时是在讲解四道涉及极值和复杂问题的例题基础上，进行规律小结，再强化练习两道题目，重在掌握两类临界或极值问题。（此处由教师和学生一起完成）

第四课时是处理并总结学生搜集的典型题目。(此处由教师和学生一起完成)

2.充分挖掘和利用解题模型

高中物理知识的理解和掌握离不开模型这个载体。这一部分知识在教学中对模型的挖掘和利用分以下环节：一是对基本模型的收集，这一点在前三课时的例题和练习题的选取上应得到体现。二是对基本模型中基础问题的求解，体现在第二课时中对单一边界和圆形有界匀强磁场有关问题的解决。三是对基础模型的变形应用，以最常见的单一边界的有界匀强磁场为例，首先是明白带电粒子在有界匀强磁场中运动的基本规律，如进出场时速度与边界的夹角特点、特殊的轨迹如半圆等特点。在教学过程中，充分发挥学生的主体作用，让学生收集和变通出不少典型题目，既让学生体会到学习的乐趣，又让学生灵活掌握了知识，又为以后例题和练习题的变式做好积累，可谓一举多得。

3.突破“四个一”

哪“四个一”呢？分别是一个前提，即画出轨迹图。一个核心，即方法思路。一个桥梁，即轨迹半径的求解。半径的求解有两个思路，一是通过几何关系求解（找出半径与已知有关物理量的定量关系），二是通过半径公式即R＝求解。一个作用，即有界匀强磁场对带电粒子的偏转。在画轨迹图时，关键是圆心的确定，提倡一个方法，先假设有界场为无界场，画出一个完整的圆，再将有界场的边界加入，大家不防试一试。方法的理解应用渗透教学的始终，让学生在不断的练习中深刻体会磁场对带电粒子的唯一作用就是偏转。

4.注重各种规律的总结和应用

对一些基本规律如圆心的确定、偏转角和圆心角及弦切角的关系、圆形有界场中若带电粒子进入时速度方向过磁场圆心则出去时速度必过圆心等要让学生熟练掌握和应用。对一些较抽象的规律如极值问题中两类情形：一为带电粒子进有界磁场时速度方向不变而数值变化引起半径变化从而产生的极值；二为带电粒子进有界磁场时速度数值不变而方向变化从而产生的极值。这些规律应在学生进行一定量练习题目基础上进行引导得出，并通过相应练习题进行体会，不能一蹴而就，急于求成。

总之，学无止境，教无定法，教学相长，在教学实践中不断进行探索，会有更好的教法和学法，会有更多的体会。