一堂復(fù)習(xí)課教學(xué)目標(biāo)的確定及實(shí)施

章宗當(dāng)

摘 要：解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是高中物理的一大難點(diǎn)，只經(jīng)歷新授課學(xué)習(xí)的學(xué)生，其知識(shí)結(jié)構(gòu)單一，往往不能有效解決稍復(fù)雜一些的問(wèn)題。在新授課的基礎(chǔ)上，需要通過(guò)復(fù)習(xí)課進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)并掌握解決此類(lèi)物理問(wèn)題的方法與策略。

關(guān)鍵詞：“四基”目標(biāo)；教學(xué)設(shè)計(jì)；復(fù)習(xí)課

一、復(fù)習(xí)課教學(xué)目標(biāo)的確定

學(xué)生在新課階段習(xí)得的知識(shí)往往是局部的，與整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)是分離的。例如在新課學(xué)習(xí)時(shí)，雖然學(xué)生習(xí)得了帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件與動(dòng)力學(xué)表達(dá)式及關(guān)于半徑與周期的求解方法，但如果我們仔細(xì)分析學(xué)生已有基礎(chǔ)和最終目標(biāo)定位之一（能解決磁場(chǎng)中單粒子的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題），我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生缺乏解決帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的程序與規(guī)范，缺乏對(duì)帶電粒子速度不確定性的解決策略，缺乏對(duì)動(dòng)態(tài)圓中捕捉臨界圓的判斷。

二、復(fù)習(xí)課教學(xué)過(guò)程

【提問(wèn)】一帶電粒子以某一初速度在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中釋放，粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？稍作停頓，師生從力與運(yùn)動(dòng)的角度探討。通過(guò)PPT逐步展示初速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向同向、垂直與銳角三種情況。

師生共同回顧，圓周運(yùn)動(dòng)半徑與周期的求解，并且板書(shū)從動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)得半徑與周期的過(guò)程。緊接著指出，決定半徑大小與決定周期大小的因數(shù)。帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法：定圓心、畫(huà)軌跡、定半徑與算時(shí)間。隨即通過(guò)PPT展示：定圓心的三種方式（已知半徑大小與某點(diǎn)的速度方向，某兩點(diǎn)的速度方向，某點(diǎn)的速度方向與另一點(diǎn)的位置），求半徑的兩種方法（物理公式與幾何方法）和求時(shí)間的方法（通過(guò)確定圓心角來(lái)求時(shí)間）。

展示學(xué)生的第一小題求解方法，強(qiáng)調(diào)定圓心、畫(huà)軌跡兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。展示第二小題求解方法，方法1：利用圓規(guī)畫(huà)出軌跡圓的圓心集合⊙O，再?lài)L試畫(huà)不同速度方向?qū)?yīng)的圓軌跡，從中尋找到兩個(gè)臨界軌跡圓⊙O1（此時(shí)OA為直徑）、⊙O2（與擋板相切于D點(diǎn)）。在利用幾何知識(shí)可求得L（L=AD）。方法2：利用旋轉(zhuǎn)“硬幣”巧解，做到化抽象為形象，從而突破難點(diǎn)。硬幣的外周圓視為軌跡圓，硬幣周邊上任意一點(diǎn)固定在帶電粒子的起始位置，再讓硬幣繞該點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，就可觀察到軌跡圓的轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)面。方法3：Flash動(dòng)畫(huà)模擬，獲取動(dòng)態(tài)表象。

【問(wèn)題情境2】如圖2所示，一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點(diǎn)O處垂直磁場(chǎng)射入一帶電粒子，速度方向跟ad邊夾角為30°。已知粒子質(zhì)量為m，電量為+q，ad邊寬為L(zhǎng)，重力影響忽略不計(jì)。試求若粒子能被ab擋板（足夠長(zhǎng)）吸收，v0的大小范圍？

在情境1的基礎(chǔ)上，部分學(xué)生具備了畫(huà)軌跡圓的圓心集合射線(xiàn)OA的能力，再?lài)L試畫(huà)不同速度大小對(duì)應(yīng)的圓軌跡，從中尋找臨界圓軌跡。進(jìn)而利用幾何知識(shí)（直角三角形問(wèn)題）求解相應(yīng)的軌跡圓的半徑，最后用動(dòng)力學(xué)公式求出速度大小。教師需要做的是現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

討論與小結(jié)：關(guān)于單粒子定點(diǎn)釋放、速度大小不固定問(wèn)題，解題要領(lǐng)為確定圓心的集合，畫(huà)幾個(gè)不同半徑的軌跡圓，捕捉臨界圓，用幾何知識(shí)（直角三角形問(wèn)題）求解相應(yīng)的軌跡圓的半徑。一個(gè)方法與技能的習(xí)得需要反復(fù)的訓(xùn)練與不斷修正認(rèn)識(shí)。

本教學(xué)設(shè)計(jì)中，問(wèn)題情境1與2對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)中帶電粒子速度大小或方向變化問(wèn)題的兩個(gè)典型，在學(xué)生自主活動(dòng)與教師指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，再通過(guò)分析與討論得到解決問(wèn)題的共同策略，充分展開(kāi)學(xué)生的思維活動(dòng)，暴露學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)缺陷，強(qiáng)化解決磁場(chǎng)中單粒子運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的策略，為教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成創(chuàng)設(shè)了良好的教學(xué)條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]金加團(tuán).機(jī)械能守恒定律復(fù)習(xí)課教學(xué)目標(biāo)的確定及其實(shí)施[J].物理教學(xué)探討，2015（9）：73-76.

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