帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

《帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)【學(xué)習(xí)任務(wù)分析】1、探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速、偏轉(zhuǎn)規(guī)律。2、探究示波管的工作原理?！緦W(xué)習(xí)者分析】思維基礎(chǔ)：平時(shí)教學(xué)中，注重“模型分析一猜想一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一上升理論”模式的教學(xué)，學(xué)生已習(xí)慣于這種科學(xué)探究的學(xué)習(xí)模式。心理特點(diǎn)：學(xué)生在強(qiáng)烈興趣（實(shí)驗(yàn)引入）的驅(qū)使下，利用已有知識(shí)進(jìn)行新規(guī)律的探究，既有挑戰(zhàn)性，也有成就感。已有知識(shí)：學(xué)生熟悉自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律；理解粒子在電場中的受力特征和功能關(guān)系。【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與能力1、理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析和解決加速和偏轉(zhuǎn)方面的問題。2、知道示波管的基本原理。3、讓學(xué)生動(dòng)腦（思考）、動(dòng)筆（推導(dǎo)）、動(dòng)手（實(shí)驗(yàn)）、動(dòng)口（討論）、動(dòng)眼（觀察）、動(dòng)耳（傾聽），培養(yǎng)學(xué)生的多元智能。二、過程與方法1、通過復(fù)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由學(xué)生自己推導(dǎo)出帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律。2、通過由淺入深、層層推進(jìn)的探究活動(dòng)，讓學(xué)生逐步了解示波管的基本原理。3、使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展“猜想一實(shí)驗(yàn)一理論”的科學(xué)探究方法，讓學(xué)生主動(dòng)思維，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，讓學(xué)生形成科學(xué)世界觀：自然規(guī)律是可以理解的，我們要學(xué)習(xí)科學(xué)，利用科學(xué)知識(shí)為人類服務(wù)。2、利用帶電粒子在示波管中的藍(lán)色輝光、示波器上神奇變換的波形，展現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象之美，激發(fā)學(xué)生對自然科學(xué)的熱愛。【教學(xué)過程分析和設(shè)計(jì)】一、實(shí)驗(yàn)引入，激發(fā)興趣1、接通示波管電源，演示帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)撞擊氣體而發(fā)出藍(lán)色輝光，調(diào)節(jié)加速和偏轉(zhuǎn)電壓，軌跡發(fā)生改變，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈興趣。指出藍(lán)色輝光不是電子，但可以顯示電子運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示。2、接通示波器電源，演示熒光屏上的正弦圖像，如圖所示。3、在大屏幕上投影出本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。二、探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律1、〖探究1〗帶電粒子經(jīng)過電壓U加速，如何求獲得的速度？如圖一所示。

學(xué)生動(dòng)筆推導(dǎo)，老師巡堂，找一個(gè)書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，其它學(xué)生對照。此處為剛學(xué)內(nèi)容，一般學(xué)生都能很快由動(dòng)能定理推出速度。從快處理。2、提問：平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?學(xué)生動(dòng)筆推導(dǎo)，老師巡堂，找一個(gè)書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，其它學(xué)生對照。此處知識(shí)簡單，從快處理。3、〖探究2〗帶電粒子以初速度v°垂直電場方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，從另一端穿出。粒子在電場中做何運(yùn)動(dòng)？其偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角的正切值tan。如何計(jì)算？與U有何關(guān)系？如圖二所示。學(xué)生推導(dǎo)，老師巡堂，個(gè)別指導(dǎo)。時(shí)間約5分鐘。找一個(gè)書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，教師作出評價(jià)，其它學(xué)生對照。4、〖探究3〗帶電粒子以vt速度離開偏轉(zhuǎn)電場，在到達(dá)熒光屏之前作何運(yùn)動(dòng)？在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離y,如何計(jì)算？y,與U有何關(guān)系？如圖三所示。

三、探究示波管的工作原理1、提問：若x=l=4cm,v°=8X106m/s,則電子穿過偏轉(zhuǎn)電極間的時(shí)間t為多少？意味著什么？ °學(xué)生通過簡單計(jì)算，易知t=l/v「1/(2X108)s,即為20億分之1秒！可以認(rèn)為電子的偏轉(zhuǎn)是幾乎不需要時(shí)間的。若偏轉(zhuǎn)電壓發(fā)生變化，則電子在熒光屏上的位置同步變化！如圖四所示。這是理解示波管原理的關(guān)鍵所在。2、〖探究1〗探究熒光屏上圖像與豎直方向電壓關(guān)系

探究方式：先投影出表格中左邊電壓圖像，學(xué)生分組討論、猜想，小組發(fā)言陳述熒光屏上可能圖像及理由，再由老師實(shí)驗(yàn)演示（從學(xué)生信號(hào)源向示波器輸入方波信號(hào)，掃描置于“外X”檔），與表格右邊圖像對照，是否一致。當(dāng)猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致時(shí)，學(xué)生能立即享受到成功的喜悅；不一致時(shí)，更能引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生在解決思維沖突中構(gòu)建知識(shí)，提高能力。3、〖探究2〗探究熒光屏上圖像與水平方向電壓關(guān)系水平方向偏轉(zhuǎn)電壓Uk-t圖像熒光屏上圖像JUmL!1 1 ft-11 11說明：將方波電壓由豎直方向變?yōu)樗椒较虻囊?guī)律是容易理解的，但偏轉(zhuǎn)電壓由跳躍式的變?yōu)檫B續(xù)變化的鋸齒波，學(xué)生在思維上有較大難度。而在第1步中通過計(jì)算得出偏轉(zhuǎn)

水平方向偏轉(zhuǎn)電壓Ux-1圖像豎直方向偏轉(zhuǎn)電壓Uy-t圖像熒光屏上圖像J5Uyrz小時(shí)間極短，這里還可以與鋸齒波的周期進(jìn)行比較，電子大概在鋸齒波周期的千萬分之一內(nèi)就通過了偏轉(zhuǎn)電場！可以認(rèn)為，電子在迅速穿過偏轉(zhuǎn)電場過程中，偏轉(zhuǎn)電壓還“來不及”變化！由此得到每一個(gè)瞬時(shí)電壓對應(yīng)于熒光屏上一個(gè)唯一點(diǎn)，熒光屏上的位置與電壓同步均勻變化，這個(gè)過程叫“掃描”。有此基礎(chǔ)，以后的探究就簡單多了。4、〖探究3〗探究示波管原理說明：先行呈示水平和豎直方向電壓波型，學(xué)生作出猜想、討論、小組發(fā)言，闡述熒光屏將出現(xiàn)何種圖像和理由；再由老師實(shí)驗(yàn)演示；最后由幾何畫板課件模擬兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)合成規(guī)律（如左下圖所示），以加強(qiáng)理解。正弦波圖像的顯示原理與方波基本相同，探究步驟同上。用幾何畫板課件模擬一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)合成規(guī)律（如右上圖所示），以加強(qiáng)理解。四、課外探究活動(dòng)1、如何得到如下所示波型？同學(xué)之間可以通過討論、猜想，到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。必要時(shí)可以尋求老師和實(shí)驗(yàn)員的幫助。2、上網(wǎng)查詢了解示波器有哪些用途？有哪些種類？將結(jié)果發(fā)布在校園論壇上，與大家共享?！窘虒W(xué)策略】一、提出先行組織者，逐步分化，綜合貫通從3個(gè)方面執(zhí)行知識(shí)的先行組織：1、通過示波管輝光和示波器正弦波型演示，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈興趣，然后在大屏幕投影出學(xué)習(xí)目標(biāo)，形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。2、復(fù)習(xí)相關(guān)已有知識(shí)，如自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律、電場知識(shí)。3、在知識(shí)的組織結(jié)構(gòu)功能方面，表現(xiàn)出形式圖式的性質(zhì)和特征：設(shè)計(jì)理解示波管工作原理的表格，目標(biāo)任務(wù)一目了然。二、知識(shí)建構(gòu)通過復(fù)習(xí)舊知識(shí)，構(gòu)建新知識(shí)，著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生提供帶有難度的內(nèi)容，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達(dá)到其困難發(fā)展區(qū)的水平，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一個(gè)發(fā)展區(qū)的發(fā)展。三、支架式教學(xué)采用“剝殼”方式，將示波管原理的難度層層分解，使學(xué)生從最低一級“支架”逐漸往上“爬”，“爬”不上去還可以從目標(biāo)表格退