2023年11月29日,浦东复旦附中分校物理教研组宋晓瑜老师成功开设《洛伦兹力的应用》一课。宋老师由同位素的制造和测定引入课题,通过分析、比较引出在有限空间内,怎样实现加速带电粒子的核心问题。洛伦兹力在匀强磁场中的匀速圆周运动,理论推导圆周运动的半径,并通过实验加以验证,再通过讨论回旋加速器在有限空间内加速带电粒子,以及用质谱仪辨认带电粒子,使学生深刻认识了洛伦兹力的效果,建立了正确的科学观念。
评课环节由兼职教研员,洋泾中学谈元凯老师主持。
宋晓瑜老师谈本节课的教学设计:
《洛伦兹力的应用》一课以真实情景引入,以加速带电粒子的实际问题入手,通过理论推理、实验验证的方式深入研究了带电粒子在匀强电场中的运动,探讨带电粒子圆周运动的半径和周期,在加速器设计问题中,通过分析直线加速器加速带电粒子的缺点,提出通过磁场改变速度方向以及电场加速实现在有限空间内加速带电粒子的目的,最后讨论了质谱仪利用电场和磁场区分同位素并测量其比荷的原理,整节课从前沿科技出发,通过对实际情境的讨论,让学生置身科学研究中,利用已学习的知识逐渐开展讨论,感受科学研究的过程,并通过对回旋加速器和质谱仪的分析讨论,感受科学的魅力。
复附物理教研组长张秀梅老师点评:
在本节课的教学中,宋老师通过问题引领,合理设置每一个任务的台阶,指导学生在解决每一个问题的过程中完成了本节课学习,充分体现了教师主导、学生主体,在教学过程中,学生面临问题时,宋老师通过耐心细致的讲解,循循善诱,指导学生解决问题,出色地完成了每一个任务,达成了教学目标。
在加速器的教学中,宋老师先让学生讨论了直线加速电场加速带电粒子需要的电压,结合秦山核电站和三峡水电站输出电压值,引导学生提出了多级加速的思想,通过讨论直线加速的占地大问题,引出改变速度方向,进而研究带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周问题,十分自然,再到自行设计回旋加速器,通过绘制带电粒子加速轨迹的任务,解决了带电粒子通过加速半径逐渐变大最终打出回旋加速器,以及加速电场换向时间的难点,较好地达成了教学目标。
浦东新区教研员谈元凯点评:
在带电粒子圆周运动的教学中,宋老师先让学生以理论推导的方式推出圆周运动的半径和周期,再通过洛伦兹力演示器演示在带电粒子速度和磁场磁感应强度不同的情况下,半径的变化情况,验证了理论推理结果,使学生感受到了科学推理到验证的学习获得感。
在质谱仪的教学中,宋老师通过设置问题的方式,让学生自主在问题的引领下学习质谱仪测量带电粒子比荷的任务,通过学生交流讨论学习成果的方式,使学生学以致用,深刻理解了洛伦兹力子在现代科技中的应用,深化了科学态度与责任。
浦复物理教研组长何振嘉老师点评:
宋老师执教的《洛伦兹力的应用》一课从“同位素的制造和测定”引入课题,设计了一系列的问题。怎样加速带电粒子?直线加速的弊端是什么?怎样通过电场和磁场的完美结合实现粒子的加速?回旋加速器的美妙设计之处在哪里?质谱仪的工作原理又是什么?通过这一系列的问题引领,很好的激发了学生的思维,让学生在思辨中树立了正确的科学观念,培养了学生的科学思维能力。