物理教学中提炼解题方法的案例

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1、物理教学中提炼解题方法的案例揭东县第一中学林籽葵一、背景新课程高中物理选修3-1第三章《磁场》一章讲述电磁关系中基本概念之一的磁场以及磁场与带电物体之间的力学联系，是高二电磁学部分的重点章节之一，而第六节《带电粒子在匀强磁场中的运动》则又是此章的重中之重，在历届高考命题中特别是综合计算题部分屡次出现，是本章教学中不可忽视的一个重要环节。此类问题的理论基础是力学部分曲线运动知识尤其是匀速圆周运动和向心力相关内容以及前一节洛伦兹力的概念和特点等内容。因此这一节既是力学部分和电磁学部分旧知识的回忆复习，又是将这两部分知识

2、有机整合进行全新理论的构建过程。因此在研究带电粒子在匀强磁场中的运动后，有必要对此类问题的解题方法进行归纳。从而使学生一方面加强了洛伦兹力作用特点的认识以及匀速圆周运动向心力概念的把握，另一方面将两者结合最终得出带电粒子在匀强磁场中的运动规律以及解题的基本思路与方法。学生能够充分体会到物理知识的联系性和规律性，这不光有助于他们学会知识，而且使他们会学知识。学好这一节内容将增强学生科学素质，为今后进一步更好地掌握学习方法打下基础。下面就教学过程中的一个教学片段——带电粒子在有界磁场中的运动，来归纳此类问题的解题方法。

3、二、情景与主题图1在教学过程中，依据新课程标准的要求和教材内容的特点（本节课是规律课，分析、推理成份居多，而演示实验或学生实验则没有），教师利用多媒体平台直接展示情景，突出主题，引导学生以“根据始末速度确定轨迹”这种情况分析、推理，归纳出带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的基本思想和解题方法。例1：宽为d的有界磁场，方向垂直纸面向外.一带电粒子的质量为m，电荷量为＋q，以初速度v于A点射入该磁场，速度的方向既垂直于磁场方向，又垂直于磁场的左边界，如图1所示.粒子经磁场偏转后速度与右边界成α＝60°角在B点射出.

4、求：（1）该磁场的磁感应强度B；（2）带电粒子穿过磁场所用的时间t.三、分析与讨论在教学过程中，展示出以上情景之后，请一位同学到黑板上演示，学生开始列式求解。教师巡视教室，找出学生解题过程中可能出现的各种情况。归纳起来学生的答题情况-3-的突出问题在于数学知识薄弱，对几何关系的确定很棘手。图2对此，教师应对以上所展示的情景可作以下解析：以带电粒子为研究对象，研究它从匀强磁场中的A点运动到B点的过程，此过程中带电粒子只受到磁场对它的作用力（洛伦兹力），且洛伦兹力始终指向圆心，且大小不变，所以带电粒子作匀速圆周运动，可

5、以根据匀速圆周运动的规律和动力学方法求解（洛伦兹力提供匀速圆周运动所需的向心力）。1、找圆心：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，所以粒子通过某一点的速度方向与过该点的圆周曲线相切，与过该点的半径垂直，其始、末速度的垂线的交点O即为运动轨迹的圆心，如图2所示。2、定半径：过出射点B作边界的垂线BC，由几何知识可知，∠AOB=30º，故在RtΔOCB中，有OB=2CB，即圆周的半径为R=2BC。3、画轨迹：根据找到的圆心和确定的半径在图上用圆规画出轨迹。由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有得该磁场的磁感应强度；4、圆心角：

6、运动轨迹对应的圆心角为，5、其它量：所以穿过磁场的时间是：四、对策与实施分析讨论完毕之后，就应该对带点粒子在匀强磁场中的运动这一类问题的解题思路和方法进行归纳总结，形成方法技巧，即是所谓的“以理长”。归纳如下：（一）基本思想：①研究谁？（确定研究对象）带电粒子；②研究哪个状态或哪个过程？带电粒子从匀强磁场中A点运动到B点的过程；③受力分析：带电粒子只受到磁场对它的作用力（洛伦兹力）；④运动状态分析：带电粒子受到的洛伦兹力始终指向圆心，且大小不变，所以带电粒子作匀速圆周运动；⑤列式求解：由匀速圆周运动的规律和动力学方

7、法求解（洛伦兹力提供匀速圆周运动所需的向心力）。（二）解题方法：-3-(1)找圆心，定半径；画轨迹，圆心角；1、找圆心①物理方法：两洛伦兹力延长线的交点为圆心②几何方法：弦的垂直平分线与一直径的交点2、定半径①几何方法：利用三角知识和圆的知识求②物理方法：由得3、画轨迹4、确定圆心角①物理方法：圆心角φ等于运动速度的偏向角θ②几何方法：圆心角φ等于弦切角β的二倍5、求其它量根据、、等求相关各量以上所展示的情景是“根据始末速度确定轨迹”这种情况，课程实施过程中，还应对其它情景，比如“已知初速度和粒子运动轨迹中的一点确

8、定轨迹”，“给定运动轨迹中的两点确定轨迹”，“由边界条件制约而确定轨迹”等应用以上归纳出的解题基本思想和方法，即是以类行。使学生不仅从理论上，还从实践中得到真正锻炼。五、总结与评析带电粒子在匀强磁场中的运动是高中物理的一种重点内容，也是高考的一个热点和难点。求解磁场中带电粒子的圆周运动的问题，关键要能根据运动特点，例如粒子的始末速度、运动过程中通过的某确定点