帶電粒子在電場中的運動教學設(shè)計

1、普通高中課程標準試驗教材人教版物理選修31貴州師大附中實習期間教學設(shè)計 帶電粒子在電場中的運動 ： 指導老師: 實習生: 謝 忠2015年9月帶電粒子在電場中的運動教學設(shè)計一、 教學設(shè)計說明1. 教材分析帶電粒子在在電場中的運動是普通高中物理課程標準選修模塊31中第一章“靜電場”中的內(nèi)容，其基本內(nèi)容是要求“處理帶電粒子在電場中運動的問題”主要培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用力學知識和電學知識的能力。本節(jié)課的教學內(nèi)容選自人民教育出版普通高中課程標準實驗教材教科書2007年版物理選修31第1章第9節(jié)。教材內(nèi)容由“帶電粒子的加速”“帶電粒子的偏轉(zhuǎn)”“示波管原理”三部分組成，教學內(nèi)容的梯度十分明顯，安排符合學生的認知

2、規(guī)律，教材首先介紹了帶電粒子在電場中靜電力的作用會發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)，緊接著通過例題的形式來研究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)問題，這樣我們出現(xiàn)進行問題的處理，清晰明了，一步一步地進行分析求解，可以防止公式過多的出現(xiàn)，避免學生死記硬背的現(xiàn)象出現(xiàn)，讓學生從問題的本質(zhì)出發(fā)，將復雜的問題簡單化。示波管的原理部分不僅對力學、電學知識的綜合能力有較高的要求，而且要有一定的空間想象能力，因此教科書在“思考與討論”欄目中設(shè)置了四個問題，層次分明、循序漸進，給學生足夠的時間與空間的配置，對此部分內(nèi)容的學習減輕了負擔。2. 學情分析教學主體是普通高二年紀的學生，已經(jīng)掌握了運動學和功能關(guān)系的知識以及簡單的靜電學的知識，學生

3、具有一定的分析推理能力，但是由于力學和電學的綜合程度已有提高，這對于學生的學習還是有一定的困難。高中二年級學生處于高中學習的關(guān)鍵時期，理論和科技方面的知識都需要加強，而本節(jié)教學則恰是理論聯(lián)系現(xiàn)代科學實驗和技術(shù)設(shè)備的知識，對學生而言通過本節(jié)課的學習講師質(zhì)的提升，也基于物理學習的宗旨，為往后的電磁學的學習打下（作為類比學習）基礎(chǔ)。二、 教案課題帶電粒子在電場中的運動授課時間學生普通高中二年級學生教學目標知識與技能1.了解帶電粒子在勻強電場中的運動-只受電場力的帶電粒子做勻變速運動2.重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動3.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理過程與方法1.培養(yǎng)學生綜合運用力

4、學和電學的知識分析解決帶電粒子在電場中的運用情感態(tài)度與價值觀1.通過本節(jié)課的學習培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力，體會物理理論與現(xiàn)代科學技術(shù)相結(jié)合的實際應(yīng)用教學重點1.帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題教學難點1.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用教學方法講授法、任務(wù)驅(qū)動、歸納法教學過程教學流程主體內(nèi)容學生活動教師活動新課導入（復習導入）新課教學1. 勻變速直線運動的速度位移公式沿一條直線，且加速度不變的運動叫勻變速直線運動 2. 牛頓第二定律的內(nèi)容物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。3. 什么叫做平拋運動？研究平拋運動的方法具有水平初速度且只在重力

5、作用下所做的曲線運動叫做平拋運動平拋運動可以分解為水平方向和豎直方向的兩個分運動水平方向：勻速直線運動豎直方向：勻加速直線運動4. 動能定理及其表達式動能定理：合力對物體所做的功等于物體動能的變化一、帶電粒子的加速在真空中有一對平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢差為U，若一個質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由靜止開始從正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度 q U、d分析：帶電粒子不計重力，只受電場力作用，由于初速度為零，所以粒子沿電場力方向做勻加速直線運動。（只有在帶電粒子的重力遠遠小于靜電力時，粒子的重力才可以忽略。一般地說，微觀帶電粒子如電子、質(zhì)子、離子、粒子

6、等除有說明或有明確暗示外，處理問題時均不計重力。而帶電的液滴、小球等除有說明或有明確暗示外，處理問題時均應(yīng)考慮重力。）解法一牛頓定律+運動學公式解法二動能定理（能量觀點）帶電粒子的運動過程中，靜電力所做的功為： 粒子到達負極板時的速率為,其動能可以寫成:由動能定理有: 動能定理求解相對簡單了許多問題1 上述問題中，兩塊金屬板是平行的，兩極板間是勻強電場，如果兩極板是其他形狀，中間不再是勻強電場，將如何求解速度？ 將采用動能定理求解，因為不管是否為勻強電場，在帶電粒子的運動過程中，靜電力所做的總功為： 由動能定理： 得： 帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，如不計重力，粒子受到的電場力與運動方

7、向共線，粒子做加（減）速直線運動。(1) 在勻強電場中電場力是恒力，帶電粒子做勻變速直線運動，可用牛頓定律和運動學知識求解，也可以用動能定理分析:運動學: 動能定理： (2) 在非勻強電場中一般用動能定理分析： 三、 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)在真空中水平放置一對帶電金屬板Y和Y，兩板間的電壓為U、距離為d。若帶電粒子以水平方向初速度射入平行金屬板的電場中，帶電粒子受到靜電力沿電場方向的作用，因而會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 、d L (1) 若粒子帶正電，粒子將怎么樣運動？ 粒子在電場中只受到電場力的作用，其方向?qū)⒀仉妶龇较蚯遗c初速度方向垂直，所受的電場力是恒力，在初速度方向不受力，這與我們之前所學的平拋運動相似，因此

8、在電場力的作用下，粒子將做曲線運動，研究方法可以類比于平拋運動來研究。 平拋運動圖示： 在重力方向做初速度為0加速度為g的勻加速直線運動： 在初速度方向做速度為的勻速直線運動： 對帶正電粒子以初速度垂直電場線射入電場分析： 粒子射入電場，在電場中只受沿電場方向的電場力： 且與初速度方向垂直，在初速度方向不受電場力。實際運動可分解為兩個分運動的合成： 在電場力方向做勻加速直線運動： 在初速度方向做勻速直線運動： 解：電子在垂直于版面的的方向受到靜電力。由于電場不隨時間改變，而且是勻強電場，所以整個運動中在垂直于板面的方向上加速度是不變的。加速度是：電子射出電場時，在垂直于板面方向偏移的距離為：

9、其中t為飛行時間。由于電子在平行于板面的方向不受力，所以在這個方向做勻速運動，由可求得： 將a和t帶入y的表達式，得到： 帶入數(shù)值后，得： 即電子射出時沿垂直于板面的方向偏離。由于電子在平行于板面方向不受力，它離開電場時，這個方向的分速度仍然是，而垂直于板面的分速度是： 離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度可由： 代入數(shù)值后查表求得： 帶電粒子在勻強電場中的運動，與重物在重力場中的運動相似，有時候像自由落體運動，有時像拋體運動，以初速度是否為零而定。不過重物在重力場中受到的力跟質(zhì)量成正比。因此不同質(zhì)量的物體具有相同的加速度g。但是帶電粒子在電場中受到的力跟它的電荷量成正比，而電荷量相同的粒子可能質(zhì)量不同，因而

10、它們在電場中的加速度可能互不相同，這是靜電場與重力場的重要區(qū)別。四、 示波管原的理 有一種電子儀器叫示波器，可以用來觀察電信號隨時間變化的的情況。示波器的核心部件是示波管，下圖是它的原理圖。由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。如果在兩個偏轉(zhuǎn)電極間都不加電壓，電子束從電子槍射出后沿直線傳播，打在熒光屏中心，在那里產(chǎn)生一個亮斑。_分別打在熒光屏的Y置和X位置 _會在Y軸上看到一條亮的線 _分別如下圖所示： _在熒光屏上看到的圖形如下圖所示： 學生跟著老師的思路并且在老師的提醒下不斷回憶已有的運動學知識。學生運算推導出速度的表達式。思考，找出解決問題的方法。學生回憶已有的平拋運動知識，在老師的引導下類比

11、分析帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)問題。學生思考并且解答。在老師的引導下獨立完成思考與討論的問題，作出回答。 引導學生對已有知識的復習。引導學生建立帶電粒子在勻強電場中勻加速運動的模型。對不計重力情形作必要說明。 引導學生對問題進行分析求解。 提出問題，拓展應(yīng)用的范圍。引導學生尋求找到解決問題的方法。 教師小結(jié)幫助學生建立物理情景。 引導學生分析粒子在電場中的運動情況。引導學生類比平拋運動的處理方法老師進行分析。提出問題，引導學生類比平拋運動的處理方法。教師小結(jié)展示示波器實物以及原理圖。 帶著學生一起對思考與討論的問題進行分析作答。 版圖PPT展示。詳細講解圖形的形成原理。課堂小結(jié) 帶電粒子在電場中的運動，是一個綜合電場力、電勢能的力學問題，研究的方法與質(zhì)點動力學相同。研究時主要可以按兩條線