高中物理_带电粒子在电场中的运动教学设计学情分析教材分析课后反思

《带电粒子在电场中的运动》教学设计

一、教材分析

本节内容选自人教版物理选修3-1 第一章第九节。是对电场知识的重要应用，也是力学知识与电学知识的综合应用，通过对本节课的学习，学生能够把电场知识和牛顿运动定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机的结合起来，加深对力学、电学知识的理解，有利于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。另外，这节课与现代科学技术结合紧密，通过这节课的学习有利于培养学生对科学和技术应有的正确态度和责任感。

根据教材的具体内容以及新课程标准的要求，确定本节课的教学目标如下：

（1）知识与技能

①学会运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动的加速度、速度和位移等物理量的变化。

②了解示波管的工作原理。、

（2）过程与方法

通过对“类平抛运动”的学习，提升学生对知识的迁移能力；在对示波管原理的分析过程中，提高学生独立观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。

（3）情感态度与价值观

通过带电粒子在电场中的实际应用，提高学生对物理的学习兴趣，同时，使学生体会静电场知识对科学技术的影响，提高学生对科学技术的责任感。

本节课的重点：带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题。

本节课的难点：示波管的原理。

二、学情分析

通过学生对必修一以及电场基本知识的学习，学生已经具备的知识和能力是：

1. 平抛运动的条件、性质以及处理方法；

2. 力学和电场的基本知识，初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。

此时学生还欠缺的知识和能力是：

1.逻辑思维和抽象思维能力还有待提高；

2.公式的熟练应用上存在有问题。

三、教学方法设计

根据本节课的教学目标、教学重、难点及学生特点，整节课采用情景式教学，直观演示

与分析归纳法结合、问题驱动与讨论式教学相结合的教学方法。

四、教学流程设计

教师活动学生活动备注新课引入:

播放“电子之舞”的视频，并让学生猜想是什么为他们“伴舞”，以此引入新课--示波器。学生饶有兴趣的观看视频。

让学生体会电

子运动的美妙

与神奇，顺利引

入新课，并同时

激发学生的学

习兴趣。

新课讲解

利用阴极射线管做演示实验，给电子加25000V

的加速电场，让学生求解电子获得的速度。

一、带电粒子的加速

例1.A、B为两块平行金属板，极板间电压为U ＝25000V，板中央有小孔O和O′，现让炽热金属丝发射出来的电子源源不断地从小孔O进入A、B之间（电子的初速度很小，可以忽略。）已知电子质量为m＝9.0×10−31kg，电量为q＝1.6×10−19C。板间距离d＝2.5×10−3m。

学生解题前，先分析电子的受力，确定匀强电场的方向，确定粒子的运动情况。

鼓励学生用不同的方法求解电子从小孔O′穿出的速度。

通过本个问题的研究，我们可以发现解决动力学问题可以从两个角度出发，既可以从牛顿运动定律角度来解题，也可以从功能关系进行解题，而第二种相对简单。认真思考,完成探讨,找到两种

方法与思路来进行求解。

若非匀强电场，情况一样，因为

结果与电场强度无关。

演示实验创设

情境，同时提高

学生的学习兴

趣。同时使学生

学会利用两种

不同的方法求

解带电粒子在

电场加速问题。

2

,,

2,,,

2

U

d E

d

F

v ad a F qE

m

qU

v

m

=

===

=

方法一：因为图中为匀强电场，

设两板间距为则有

又因为

故有

2

k

2

,

1

2

12

,

2

W qU

v

E mv

qU

qU mv v

m

=

=

==

方法二：静电力做功

设速度为则到达负极板时动能

，根据动能定理：

于是：

22

2

11

,

22

2

W qU

qU mv mv

qU

v v

m

=

=-

=+

静电力做功

根据动能定理：

于是：

这样的高速电子在生产生活中有什么作用呢？展示医用电子直线加速器图片，并做简单介绍，使学生体会物理在科技进步中的重要性。

二、带电粒子的偏转

利用阴极射线管做演示实验，给高速电子加偏转电场，让学生分析电子轨迹变成曲线的原因。

例2.如图所示，质量为m、带电量为q的电子（重力不计），以初速度v0沿垂直于电场方向进入长为L、间距为d、电压为U的两平行金属板间，试分析该粒子在穿越电场时发生的运动情况：

让学生通过分析带电粒子的受力特点，回想与前边学习的哪种运动类似,并类比得出解决方法。

让学生分小组讨论，解决以下三个问题：

1.电子通过电场所用的时间？

2.电子离开电场的位置（即竖直方向偏移量y）？

3.电子离开电场时速度偏转角的正切值tanθ？

至此，就解决了带电粒子在电场中的加速与偏转的问题，然而，示波器中是如何灵活地改变电子打在荧光屏上的位置的呢？

三、示波器

接下来利用问题驱动式引导学生主动思

考：

问题1：如何使带电子在偏转电场中的偏移量变大？

问题2：如何电子向上偏转？

问题3：怎样做到使电子向右偏转？

问题4：怎样做到使电子向左偏转？观看医用电子直线加速器图片，

体会物理在科技进步中的重要

性。

观看演示实验，并思考电子轨迹

变成曲线的原因。

学生讲此运动与平抛运动类比，

利用运动的合成与分解的方法

小组讨论得出结论：

1.增大偏转电压

2.改变两个极板的极性

体会静电场知

识对科学技术

的影响，提高学

生对科学技术

的责任感。

创设带电粒子

在电场中偏转

的情景，提升学

生讲把物理现

象与物理知识

相结合的能力。

在此环节提升

学生的类比以

及对知识的迁

移能力，另外通

过小组讨论提

升学生的团队

合作精神。

00

2

2

2

2

00

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22

tan

F qU

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