1、帶電粒子在勻強電場中的運動教學(xué)設(shè)計制作者：張歡歡楊思宇 余科秀牛玉庭 劉潔課題：帶電粒子在勻強電場中的運動課時：45分鐘教學(xué)對象：高中二年級教材選用：人教版高中物理選修3 1，第一章第八節(jié)教學(xué)目標：知識與技能：1. 探究帶電粒子在勻強電場中的加速、偏轉(zhuǎn)規(guī)律；使學(xué)生理解并掌 握帶電粒子在電場中運動的特點和規(guī)律，能夠正確分析和解答帶電 粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)等方面的問題。1、探究示波管的工作原理。過程與方法：1、提出問題進行思考，小組合作解答問題；2、給出定理進行驗證，小組討論得出結(jié)果。通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析的復(fù)習(xí)，進一步培養(yǎng)學(xué) 生的分析、推理能力和綜合應(yīng)用物理知識對具體問題進行

2、具體分析 的能力。情感態(tài)度與價值觀：1、鼓勵學(xué)生自主解決問題；2、理解團隊合作與思想交融的重要性；3、激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并積極主動思考的自覺性；4、引起學(xué)生對帶電粒子和電場方面知識探究的興趣。教材分析：本節(jié)課程選自選修 3 1，是在學(xué)生在對力、運動等 知識點有一定認識的前提下，加入帶電粒子及電場的概念，對前面 所學(xué)的知識進行整合并進一步加深，講知識點進行串聯(lián)與回顧，要 求學(xué)生對前面所學(xué)內(nèi)容有基礎(chǔ)性的掌握并一定程度上能夠熟練運 用。本專題是是歷年高考的重點內(nèi)容。綜合性強，理論分析要求高。帶 電粒子的加速是電場的能的性質(zhì)的應(yīng)用；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則側(cè)重于 電場的力的性質(zhì)，通過類比恒力作用下的曲線運動（平

3、拋運動）， 理論上探究帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。此外專題既包含了電場 的基本性質(zhì)，又要運用直線和曲線運動的規(guī)律，還涉及到能量的轉(zhuǎn) 化和守恒，有關(guān)類比和建模等科學(xué)方法的應(yīng)用也比較典型。對帶電 粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律的復(fù)習(xí)，只要做好引導(dǎo)，學(xué)生自己是能夠 完成的，而且可以提高學(xué)生綜合分析問題的能力。教學(xué)對象分析：思維基礎(chǔ)：平時教學(xué)中，注重“模型分析-猜想-實驗驗證-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。習(xí)慣于以 教師為主導(dǎo)的課堂，學(xué)習(xí)教材知識時以書本和老師所講為主。缺乏獨 立驗證物理規(guī)律的動機。心理特點：學(xué)生在強烈興趣（實驗引入）的驅(qū)使下，利用已有知識進 行新規(guī)律的探究，既有

4、挑戰(zhàn)性，又有成就感。自主創(chuàng)新能力和質(zhì)疑能力 較弱，學(xué)生對基礎(chǔ)知識有一定的掌握，對新知識有求知欲望，但是缺乏 耐心容易急躁。容易忘記和混淆某些相似的知識。已有知識：學(xué)生熟悉自由落體運動規(guī)律；理解粒子在電場中的受力特征 和功能關(guān)系。熟悉牛頓第二定律重難點分析：帶電粒子在電場中的運動是電場知識的重要應(yīng)用，注重分析判斷帶 電粒子在電場力作用下的運動情況，掌握運用力的觀點和能的觀點 求解帶電粒子運動的思路和方法.帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)問 題將使用大部分力學(xué)知識，所以在復(fù)習(xí)中應(yīng)加以對照，以便理解掌 握.教學(xué)方法及手段：講授法、實驗法、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、案例分析教學(xué)過程分析和設(shè)計一、探究帶電粒子在勻強電場中的加

5、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。1 一 u -JAAU ?1q.加速電極學(xué)生動筆推導(dǎo)，老師巡堂，找一個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)生都能很快由動能 定理推出速度。從快處理。2、提問：平拋運動的規(guī)律？學(xué)生動筆推導(dǎo)，老師巡堂，找一個書寫正確工整的手稿投影在大屏 幕上，其它學(xué)生對照。此處知識簡單，從快處理。3、探究2帶電粒子以初速度v o垂直電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場， 從另一端穿出。粒子在電場中做何運動？其偏轉(zhuǎn)距離 y和偏轉(zhuǎn)角的 正切值tan 0如何計算？與U有何關(guān)系？如圖二所示。學(xué)生推導(dǎo)，老師巡堂，個別指導(dǎo)。時間

6、約 5分鐘。找一個書寫正確 工整的手稿投影在大屏幕上，教師作出評價，其它學(xué)生對照。4、探究3帶電粒子以v t速度離開偏轉(zhuǎn)電場，在到達熒光屏 之前作何運動？在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離 y如何計算？ y與U有何 關(guān)系？如圖三所示。二、探究示波管的工作原理1、提問：若x= l = 4cm vo= 8X 106m/s，則電子穿過偏轉(zhuǎn)電極間 的時間t為多少？意味著什么？學(xué)生通過簡單計算，易知t = l/v o=1/ (2X 108)s，即為20億分 之1秒！可以認為電子的偏轉(zhuǎn)是幾乎不需要時間的。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

7、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，再由老師實驗演示（從學(xué) 生信號源向示波器輸入方波信號，掃描置于“外 x”檔），與表格 右邊圖像對照，是否一致。當(dāng)猜想與實驗結(jié)果一致時，學(xué)生能立即 享受到成功的喜悅；不一致時，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，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Ux-t圖像熒光屏上圖像說明：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步中通過計算得出偏轉(zhuǎn)時間

8、極短，這里還可 以與鋸齒波的周期進行比較，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！由此得到每一個瞬時電壓對應(yīng)于 熒光屏上一個唯一點，熒光屏上的位置與電壓同步均勻變化，這個 過程叫“掃描。有此基礎(chǔ)，以后的探究就簡單多了。4、探究3探究示波管原理采平方向偏轉(zhuǎn)電壓豎直方向偏轉(zhuǎn)電壓熒光屏上圖像Ux - t圖像Uy - t圖像說明：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；再由老師實驗 演示；最后由幾何畫板課件模擬兩個勻速直線運動合成規(guī)律（如左 下圖所示），以加強理解。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勻速直線運動和一個簡諧運動合成規(guī)律（如右 上圖所示），以加強理解。課堂練習(xí)：例1、如圖，虛線a、b和c是靜電場中的三個等勢面，它們C的電勢分別為$ a、$ b、和$ c，$ a $ b $ c。一帶電的粒子射入電場 中，其運動軌跡如實線 KLMN所示，由圖可知 （）A、粒子從K到L的過程中，電場 力做負功B、粒子從L到M的過程中，電場力做負功C、粒子從K到L的過程中，靜電勢能增加D、粒子從L到M的過程中，動能減少例2、如圖所示，有三個質(zhì)量相等，分別帶正電，負