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

2022-05-11 教學(xué)設(shè)計(jì)

　　作為一名默默奉獻(xiàn)的教育工作者，時(shí)常需要用到教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)化規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)的過程。那么問題來了，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該怎么寫？下面是小編整理的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)（通用5篇），歡迎閱讀與收藏。

　　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)1

　　1、教材分析

　　“帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”是高一選修3-1第一章靜電場的最后一節(jié)的內(nèi)容（課件），也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和靜電場中電場強(qiáng)度、電勢能和電勢、電勢差、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系知識后才進(jìn)行編排的，是運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)第一次的綜合應(yīng)用。（課件）帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)和后面將要學(xué)到的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)，對它們的研究是為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在電磁場的應(yīng)用奠定知識基礎(chǔ)。此外，“帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”的知識與人們的日常生活、生產(chǎn)技術(shù)和科研有著密切的關(guān)系，因此這部分知識有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

　　本節(jié)有兩個(gè)特點(diǎn)（課件），特點(diǎn)一是帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)綜合了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)的知識，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力；特點(diǎn)二是注重理論與實(shí)際的結(jié)合，體現(xiàn)了從理論研究到實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)發(fā)展之路，有助于增強(qiáng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐的意識。

　　2、教學(xué)目標(biāo)

　　教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了物理新課程的三維教學(xué)目標(biāo)：

　�。�1）知識和技能

　�、倮斫怆妷簩щ娏Ｗ蛹铀俸推D(zhuǎn)的影響；

　�、谀苋娴孛枋鰩щ娏Ｗ釉陔妶鲋羞\(yùn)動(dòng)時(shí)電場力做的功和電勢能的變化之間的關(guān)系；

　�、哿私鈳щ娏Ｗ釉陔妶鲋械募铀俸推D(zhuǎn)在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用。

　�。�2）過程與方法

　�、賹щ娏Ｗ拥募铀伲苡妙惐鹊姆椒�，推導(dǎo)出帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度；

　　②對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，能用類比的方法，結(jié)合例題2，逐步地推導(dǎo)出偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角的表達(dá)式。

　�。�3）情感態(tài)度和價(jià)值

　　①體會(huì)類比法在問題解決中的重要作用；

　�、诮Y(jié)合回顧第5節(jié)“電勢差”中靜電力做功的求解方法即動(dòng)能定理，讓學(xué)生體會(huì)動(dòng)能定理的優(yōu)越性；

　�、弁ㄟ^列舉一些帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的意識，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲。

　　3、教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)

　　如果能抓住分析帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的方法，也就把握了帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的所有相關(guān)問題，所以在本節(jié)的教學(xué)中，（課件）要把分析帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題的方法作為教學(xué)的重點(diǎn)；充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使教學(xué)的主體——學(xué)生能理解和掌握類比這種方法。

　　高一學(xué)生的思維具有單一性、定勢性，他們習(xí)慣于分析純運(yùn)動(dòng)學(xué)、純動(dòng)力學(xué)或純電磁學(xué)的問題，對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)的問題，學(xué)生普遍會(huì)感到有些困難，它的運(yùn)動(dòng)過程雖然比較簡單但綜合了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)的知識，（課件）因此帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題是教學(xué)的難點(diǎn)。

　　4、教學(xué)方法

　　根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，采用的教學(xué)方法是：（課件）以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以引導(dǎo)學(xué)生的思考活動(dòng)為主線，在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中貫穿教為主導(dǎo)，學(xué)為主體的教學(xué)思想。

　　本節(jié)課運(yùn)用類比的方法來引導(dǎo)學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識，提高學(xué)生的知識遷移能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。教學(xué)中注重引導(dǎo)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將已學(xué)知識和新知識進(jìn)行聯(lián)系。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生能用已有知識分析問題、解決問題，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

　　5、教學(xué)程序

　　從以上分析，教學(xué)中掌握知識為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下教學(xué)程序：

　　引入新課（這部分教學(xué)大約需要5min）

　　通過復(fù)習(xí)放入靜電場中的電荷，由于受到靜電力的作用而移動(dòng)，使學(xué)生明確電場對放入其中的電荷具有加速的作用。進(jìn)一步提問問題：帶電粒子放入勻強(qiáng)電場中又會(huì)怎樣？由此引入課題。

　　新課教學(xué)有三大知識塊：帶電粒子的加速、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)、示波器的原理。

　　在講第一個(gè)知識塊“帶電粒子的加速”之前，首先讓學(xué)生計(jì)算電子在電場中所受的重力為什么可以忽略不計(jì)，加深學(xué)生對電子在電場中的重力忽略不計(jì)的理解。

　　在講帶電粒子加速時(shí)，教師通過演示粉筆的自由落體運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生思考物體的自由落體運(yùn)動(dòng)與帶電粒子的加速有什么相似之處？通過學(xué)生的回答，引導(dǎo)學(xué)生將帶電粒子加速與物體的自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行類比，讓學(xué)生使用自己能想到的所有可行方法去推導(dǎo)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。一開始可能很多學(xué)生傾向于直接用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，接著教師引導(dǎo)學(xué)生從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)，結(jié)合回顧第5節(jié)“電勢差”中靜電力做功的求解方法，探討能量視角的方法即動(dòng)能定理，讓學(xué)生體會(huì)動(dòng)能定理這種方法的優(yōu)越性。為了讓學(xué)生全面了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)即帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)也存在考慮重力的情況，比如帶電小球在電場中平衡的問題（課件），小球所受的重力跟電場力可以比擬，在這種情況下，重力就必須考慮了；還有考慮重力的帶電油滴的巧妙應(yīng)用——密立根實(shí)驗(yàn)（課件），教師通過介紹密立根實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會(huì)建立物理模型的重要現(xiàn)實(shí)意義。為了讓學(xué)生感受物理科學(xué)在生活中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，這時(shí)教師可以用多媒體投影生活中帶電粒子在電場中加速的應(yīng)用實(shí)例。

　　第二知識塊：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)。為了讓學(xué)生更加直觀的體會(huì)帶電粒子的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加深學(xué)生對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)的理解，教師可以通過自制的教具來演示帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（課件）。演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生回憶曲線運(yùn)動(dòng)的條件，并提問學(xué)生帶電粒子的偏轉(zhuǎn)與物體的平拋運(yùn)動(dòng)有什么相似之處？通過學(xué)生地回答，教師引導(dǎo)學(xué)生將帶電粒子的偏轉(zhuǎn)與平拋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行類比，然后用分析平拋運(yùn)動(dòng)的方法分析例題2。對例題2先進(jìn)行受力分析，然后再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解，分解成水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的類自由落體運(yùn)動(dòng)，通過以上分析來解例題2。為了讓學(xué)生全面了解帶電粒子在電場中可能的運(yùn)動(dòng)情況，即帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，若初速度與電場強(qiáng)度方向不垂直，有一定的夾角（課件），提問學(xué)生帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？接下來讓學(xué)生將重力場和靜電場進(jìn)行比較，（課件）如從加速度出發(fā)，讓學(xué)生明確靜電場和重力場不僅有相似之處，還有區(qū)別。

　　第三個(gè)知識點(diǎn)：示波器的原理。教師通過講解示波管中掃描電壓的作用，來講解示波器的原理，教學(xué)中可以用在機(jī)械振動(dòng)中演示過的沙擺實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行比喻。因?yàn)橐郧皩W(xué)生做過沙擺這個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以這樣比喻學(xué)生比較容易理解。

　　到此新課已經(jīng)結(jié)束，教師留出幾分鐘的時(shí)間讓學(xué)生自評（課件）。

　　自評和布置作業(yè)（這部分教學(xué)需要5min）

　　通過自評了解學(xué)生這節(jié)課的學(xué)習(xí)情況，并對學(xué)生進(jìn)行合理的評價(jià)。

　　教師布置作業(yè)：通過讓學(xué)生收集這節(jié)課所學(xué)知識在生產(chǎn)和生活中有關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，發(fā)布到校園網(wǎng)上，以實(shí)現(xiàn)資源共享或形成書面文字，同學(xué)之間進(jìn)行交流討論。

　　6、結(jié)語

　�。ㄕn件）總之，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)中，定位于引導(dǎo)式教學(xué)，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過類比的方法在原有知識的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識。

　　整個(gè)教學(xué)過程是這樣設(shè)計(jì)的，但在實(shí)際課堂上還要根據(jù)當(dāng)時(shí)的情景、學(xué)生反饋的信息、突發(fā)事件等不斷調(diào)控，以達(dá)到設(shè)計(jì)思想、方法、手段與學(xué)生實(shí)際的融合，充分發(fā)揮師生在課堂上的主導(dǎo)和主體作用，取得最佳的教學(xué)效益。

　　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)2

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1、了解——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

　　2、重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的——類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　3、滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

　　二、重點(diǎn)分析

　　初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)，沿電場方向（或反向）做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于電場方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。

　　三、主要教學(xué)過程

　　1、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)情況

　�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶鲋兴芎狭榱銜r(shí)，即∑F=0時(shí)，粒子將保

　　持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　例帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電？

　　分析帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F=0，mg=Eq，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

　　②若∑F≠0且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。（變速直線運(yùn)動(dòng)）

　　打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

　　打入負(fù)電荷，將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

　�、廴簟艶≠0，且與初速度方向有夾角（不等于0°，180°），帶電粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)。

　　mg＞Eq，合外力豎直向下v0與∑F夾角不等于0°或180°，帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在第三種情況中重點(diǎn)分析類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　2、若不計(jì)重力，初速度v0⊥E，帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。

　　與此相似，不計(jì)mg，v0⊥E時(shí)，帶電粒子在磁場中將做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　板間距為d，板長為l，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

　　粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，x=v0t；在沿電若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢？

　　注：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時(shí)v0t不再等于板長l，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行分析。

　　設(shè)粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穿過電場時(shí)速度增大，動(dòng)能增大，所以該電場稱為加速電場。

　　進(jìn)入電壓為U2的電場后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)電場稱為偏轉(zhuǎn)電場。

　　例1質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場后沿直線運(yùn)動(dòng)到上極板。

　�。�1）物體做的是什么運(yùn)動(dòng)？

　�。�2）電場力做功多少？

　�。�3）帶電體的電性？

　　例2如圖，一平行板電容器板長l=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角α=37°，若兩板間所加電壓U=100V，一帶電量q=3×10—10C的負(fù)電荷以v0=0。5m/s的速度自A板左邊緣水平進(jìn)入電場，在電場中沿水平方向運(yùn)動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場中飛出時(shí)的速度為多少？帶電粒子質(zhì)量為多少？

　　例3一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點(diǎn)水平距離為l處，有一根管口比小球直徑略大的管子上方的整個(gè)區(qū)域里加一個(gè)場強(qiáng)方向水平向左的勻強(qiáng)電場。

　　求：（1）小球的初速度v；

　�。�2）電場強(qiáng)度E的大�。�

　�。�3）小球落地時(shí)的動(dòng)能。

　　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)3

　　教學(xué)分析：

　　學(xué)習(xí)任務(wù)分析：本節(jié)內(nèi)容隸屬高中物理新教材第十三章第九節(jié)，大綱要求學(xué)生理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題。帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題是物理電學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，它涉及到帶電粒子在電場中的受力分析，能量轉(zhuǎn)化，運(yùn)動(dòng)合成與分解等諸多知識點(diǎn)，要求學(xué)生具有運(yùn)用電學(xué)知識和力學(xué)知識處理力電綜合問題的分析、推理能力，以該問題為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出的力電綜合問題歷來是高考中的熱點(diǎn)。

　　學(xué)生情況分析：這節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)比較熟練地掌握了力學(xué)和電場的基本知識，初步具備了分析有關(guān)電場問題的能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

　　教學(xué)目標(biāo)：

　　1、學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。

　　2、理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)．

　　3、掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))

　　4、培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識對具體問題進(jìn)行具體分析的能力

　　5、通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的意志品質(zhì)

　　教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

　　重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

　　難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。

　　教法學(xué)法：

　　1、類比必修2中學(xué)過的平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得出初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

　　2、讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學(xué)的研究方法

　　3.教法學(xué)法分析：

　　本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學(xué)方法，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，思維訓(xùn)練為主線。通過電腦課件模擬帶電粒子運(yùn)動(dòng)，使微觀粒子運(yùn)動(dòng)的過程宏觀化；通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)撥了學(xué)生分析問題的方法思路；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動(dòng)口、動(dòng)腦、動(dòng)手，親身參與獲取知識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

　　通過信息技術(shù)與物理學(xué)科整合的實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到以學(xué)生為主，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，自主探究，體會(huì)成功的目的。基于以上設(shè)計(jì)思想，本節(jié)課在多媒體教室進(jìn)行，教師機(jī)通過控制平臺可以將相關(guān)教學(xué)資源通過投影儀展示在大屏幕上。

　　教學(xué)程序：

　�。ㄒ唬┮胄抡n

　　通過思考與討論讓學(xué)生進(jìn)行自主訓(xùn)練，分析總結(jié)得出帶電粒子的加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而引入新課。

　　（二）新課教學(xué)

　　1、帶電粒子的加速

　　通過練習(xí)2引導(dǎo)學(xué)生用兩種方法分析粒子被加速，分析得出用動(dòng)能定理解題簡便，再講解例題1深入探究帶電粒子的加速問題。

　　2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

　　通過練習(xí)3讓學(xué)生類比學(xué)過的平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)得出初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的.運(yùn)動(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)，自主探究，再講解例題2恰當(dāng)點(diǎn)撥學(xué)生分析問題的方法思路從而突破重點(diǎn)難點(diǎn)。通過學(xué)生的主動(dòng)探求，培養(yǎng)并提高學(xué)生的分析、歸納、綜合的能力。

　　（三）課堂小結(jié)

　　一、帶電粒子的加速

　　1、動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)

　　2、能量觀點(diǎn)

　　二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)——類平拋運(yùn)動(dòng)

　　1、垂直電場方向:做勻速直線運(yùn)動(dòng)

　　2、平行電場方向:做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，跟重物在重力場中的運(yùn)動(dòng)相似(有時(shí)像自由落體運(yùn)動(dòng)，有時(shí)像拋體運(yùn)動(dòng)，依初速度是否為0而定)，但有區(qū)別。

　　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)4

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1.了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)--只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

　　2.重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)--類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　3.滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

　　二、重點(diǎn)分析

　　初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)，沿電場方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于電場方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。

　　三、主要教學(xué)過程

　　1.帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況

　�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶鲋兴芎狭榱銜r(shí)，即F=0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

　　例：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?

　　分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)=0，mg=Eq，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

　�、谌�0且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。(變速直線運(yùn)動(dòng))

　　打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

　　打入負(fù)電荷，將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

　　③若0，且與初速度方向有夾角(不等于0，180)，帶電粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)。

　　mqEq，合外力豎直向下v0與F夾角不等于0或180，帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在第三種情況中重點(diǎn)分析類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　2.若不計(jì)重力，初速度v0E，帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　與此相似，不計(jì)mg，v0E時(shí)，帶電粒子在磁場中將做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　板間距為d，板長為L，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

　�、倭Ｗ釉谂c電場方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，x=v0t;在沿電為側(cè)移。

　　若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢?

　　注：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況。如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時(shí)v0t不再等于板長L，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行分析。

　　3.設(shè)粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穿過電場時(shí)速度增大，動(dòng)能增大，所以該電場稱為加速電場。

　　進(jìn)入電壓為U2的電場后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)電場稱為偏轉(zhuǎn)電場。

　　【例1】

　　質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場后沿直線運(yùn)動(dòng)到上極板。

　　(1)物體做的是什么運(yùn)動(dòng)?

　　(2)電場力做功多少?

　　(3)帶電體的電性?

　　分析：物體做直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)應(yīng)與v0在同一直線上。對物體進(jìn)行受力分析，若忽略mg，則物體只受Eq，方向不可能與v0在同一直線上，所以不能忽略mg。同理電場力Eq應(yīng)等于mg，否則合外力也不可能與v0在同一直線上。所以物體所受合力為零，應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

　　電場力功等于重力功，Egd=mgd。

　　電場力與重力方向相反，應(yīng)豎直向上。又因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度方向向下，所以物體應(yīng)帶負(fù)電。

　　【例2】一平行板電容器板長L=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角=37，若兩板間所加電壓U=100V，一帶電量q=310-10C的負(fù)電荷以v0=0.5m/s的速度自A板左邊緣水平進(jìn)入電場，在電場中沿水平方向運(yùn)動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場中飛出時(shí)的速度為多少?帶電粒子質(zhì)量為多少?

　　解：

　　分析：帶電粒子能沿直線運(yùn)動(dòng)，所受合力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，由此可知重力不可忽略，受力如圖所示。

　　電場力在豎直方向的分力與重力等值反向。帶電粒子所受合力與電場力在水平方向的分力相同。

　　根據(jù)動(dòng)能定理

　　例：一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點(diǎn)水平距離為L處，有一根管口比小球直徑略大。

　　撞地通過管子，可在管子上方的整個(gè)區(qū)域里加一個(gè)場強(qiáng)方向水平向左的勻強(qiáng)電場。

　　求：(1)小球的初速度v;

　　(2)電場強(qiáng)度E的大小;

　　(3)小球落地時(shí)的動(dòng)能。

　　帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)5

　　一、教材的分析與處理：

　　1、地位和作用：

　　本節(jié)是高中物理甲種本第二冊第六章的第十一節(jié)。電場是電學(xué)的基本知識，是學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。本節(jié)是本章知識的重要應(yīng)用之一，是力學(xué)知識和電學(xué)知識的綜合。在教學(xué)大綱和考試說明中都把本節(jié)知識列為理解并掌握的內(nèi)容。通過對本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠把電場知識和牛頓定律、動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成與分解等力學(xué)知識有機(jī)地結(jié)合起來，加深對力、電知識的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)。

　　2、教材的安排與編者意圖：

　　這節(jié)教材先從能量角度入手研究了帶電粒子在電場中的加速，然后，又從分析粒子受力情況入手，類比重力場中的平拋運(yùn)動(dòng)，研究了帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)問題。編者安排這一節(jié)，一方面是加深對前面所學(xué)知識的理解，另一方面是借助分析帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

　　3、學(xué)生基礎(chǔ)：

　　這節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)比較熟練地掌握了力學(xué)和電場的基本知識，初步具備了分析有關(guān)電場問題的能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，考慮我們的學(xué)生基礎(chǔ)比較好，理解接受能力比較強(qiáng)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

　　4、教學(xué)目標(biāo)：

　　根據(jù)教學(xué)大綱和考試說明的要求，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)制定如下目標(biāo)：

　　⑴知識上：理解并掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理；

　�、颇芰ι希号囵B(yǎng)學(xué)生觀察、分析、表達(dá)及應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。

　　5．教材的處理：

　　以演示實(shí)驗(yàn)設(shè)疑，引入新課；通過微機(jī)模擬結(jié)合理論分析，講授知識。

　　重點(diǎn)讓學(xué)生清楚帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理，這是本節(jié)內(nèi)容的中心。由于帶電粒子的偏轉(zhuǎn)是曲線運(yùn)動(dòng)，比較復(fù)雜，學(xué)生理解起來有一定的困難，故作為本節(jié)的難點(diǎn)，通過類比重力場中的平拋運(yùn)動(dòng)突破難點(diǎn)。

　　二、教學(xué)設(shè)想：

　　1、教學(xué)的方法和手段：

　　本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學(xué)方法，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，思維訓(xùn)練為主線。通過實(shí)驗(yàn)演示創(chuàng)設(shè)物理情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過微機(jī)模擬電子運(yùn)動(dòng)，使微觀粒子運(yùn)動(dòng)的過程宏觀化；通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)撥了學(xué)生分析問題的方法思路；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動(dòng)口、動(dòng)腦、動(dòng)手，親身參與獲取知識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。另外，應(yīng)用計(jì)算機(jī)、大屏幕投影等現(xiàn)代化手段，既節(jié)約了時(shí)間，又提高了效率。

　　2、學(xué)法指導(dǎo)：

　　根據(jù)學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)和學(xué)生的實(shí)際接受能力及心理特點(diǎn)：

　　⑴通過引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題；

　�、仆ㄟ^問題的討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力；

　　⑶通過鞏固練習(xí)加深對知識規(guī)律的消化理解；

　�、茸寣W(xué)生用已有的知識演繹推理、歸納總結(jié)出新的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移能力。

　　3、教學(xué)程序設(shè)計(jì)：

　　為了切實(shí)完成所定教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，對一些主要的教學(xué)環(huán)節(jié)采取了如下設(shè)想：

　�、乓匝菔緦�(shí)驗(yàn)設(shè)疑，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引入新課。

　　介紹電子束演示儀，并說明只有高速帶電的粒子（電子）轟擊管內(nèi)惰性氣體發(fā)光，才能看到電子的徑跡。學(xué)生會(huì)對電子如何獲得速度產(chǎn)生疑問，通過控制電子束的偏轉(zhuǎn)方向，學(xué)生又會(huì)對這一目的的如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生疑惑，從而強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，進(jìn)而提出課題。約3分鐘。

　�、圃谛抡n教學(xué)中，以微機(jī)模擬與問題探討想結(jié)合進(jìn)行理論分析，使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

　�、僖晕C(jī)演示電子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的全過程，讓學(xué)生觀察分析：電子運(yùn)動(dòng)的全過程可以分為那幾個(gè)階段？在每一階段電子各做什么運(yùn)動(dòng)?這樣可以使學(xué)生先在整體上對帶電粒子運(yùn)動(dòng)的全過程有清晰的脈絡(luò)，有助于局部過程的分析。

　�、谝晕C(jī)演示電子在加速電場中的運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生思考如何求電子射出加速電場時(shí)的速度？并進(jìn)行推導(dǎo)。使學(xué)生認(rèn)識到在勻強(qiáng)電場中可以根據(jù)牛頓定律和動(dòng)能定理求速度，同時(shí)指出應(yīng)用能量的觀點(diǎn)研究加速問題比較簡單，動(dòng)能定理也適用于非勻強(qiáng)電場。從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。

　�、垡晕C(jī)演示電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)，并引導(dǎo)學(xué)生觀察思考：

　　1）電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動(dòng)與物體在重力場中的平拋運(yùn)動(dòng)有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？

　　2）如何類比重力場中的平拋運(yùn)動(dòng)來分析帶電粒子的偏轉(zhuǎn)？這樣的引導(dǎo)之后學(xué)生自然會(huì)找到解決問題的方法，從而突破了難點(diǎn)，也培養(yǎng)了學(xué)生對知識的遷移能力。同時(shí)滲透事物之間普遍聯(lián)系的辨證唯物主義思想。

　�、茉谏鲜隼碚摲治龅那疤嵯�，讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)筆推導(dǎo)側(cè)向速度V┸,側(cè)向位移y及偏轉(zhuǎn)角Ф的表達(dá)式。使學(xué)生清楚知識的來龍去脈，加深記憶，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

　�、菀龑�(dǎo)學(xué)生分組討論：如何改變電子射出加速電場時(shí)的速度、電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的側(cè)向位移及偏轉(zhuǎn)角的大小？進(jìn)一步對加速和偏轉(zhuǎn)的原理深化理解，充分挖掘?qū)W生潛能。

　�、抻秒娮邮菔緝x驗(yàn)證理論分析的正確性，使學(xué)生由理性認(rèn)識回到實(shí)踐中來。

　　⑶設(shè)置聯(lián)系加速和偏轉(zhuǎn)的全過程的問題進(jìn)行鞏固練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用新知綜合分析問題解決問題的能力，同時(shí)進(jìn)行知識反饋。

　�、刃〗Y(jié)：設(shè)置問題1：我們怎樣實(shí)現(xiàn)對帶電粒子的控制？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識小結(jié)；設(shè)置問題2：學(xué)習(xí)帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的目的是什么？理論聯(lián)系實(shí)際，培學(xué)生開拓意識和創(chuàng)新精神。

　�、刹贾米鳂I(yè)：以鞏固知識，豐富學(xué)生知識面為目的，同時(shí)減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，作業(yè)為課后1、3題，并要求學(xué)生查閱有關(guān)帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn)應(yīng)用的科普文章。

　　4、板書設(shè)計(jì)：綱要式板書，力求條理清晰，體現(xiàn)中心內(nèi)容，突出重點(diǎn)。