高中物理赛课带电粒子在电场中的运动教案.docx
《高中物理赛课带电粒子在电场中的运动教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理赛课带电粒子在电场中的运动教案.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中物理赛课带电粒子在电场中的运动教案
第九节、带电粒子在电场中的运动
培养学生物理学科的核心素养
1、物理的核心知识：
指核心概念、核心规律、重要物理实验、重要的思维方法 。
2、物理的核心能力：
指理解，推理，实验，分析等能力。
3、物理科学品质：
学生对科学兴趣、态度、情感、价值观，具备的科学精神、合作意识。
主要分为以下5个方面：
教材分析→学情分析→教法与手段→教学过程→教学反思
一、教材分析
3-1第一章第九节《带电粒子在电场中运动》是牛顿运动定律、曲线运动、运动的合成与分解、电场的综合性运用。
实际情况很多，研究对象也较复杂，计不计重力也对问题有很多影响，本节课主要通过最基本的不考虑重力的带电粒子在电场中加速和偏转来体现解决带电粒子在电场中运动的方法。
带电粒子的加速既能用牛顿运动定律解决也能用动能定理解决；带电粒子的偏转则是运动的合成和分解的重要应用，可类比于平抛运动的解决问题方法。
本节课只要教师做好引导，学生能够自己完成教学目标，而且可以提高学生知识迁移和综合分析能力。
围绕物理学科核心素养的教学目标和重点难点如下：
1．知识与技能：
（核心知识与核心能力）
（1）使学生理解并掌握带电粒子在电场中运动的特点和规律，能够正确分析和解答带电粒子在电场中的加速和偏转等方面的问题。
（2）掌握分析和解决带电粒子在电场中运动问题的思路和方法。
（3）培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力。
2．过程与方法：
（核心能力）
利用设置的问题一步步引导学生理论探究带电粒子在电场中运动的规律，并引导实验定量地探究带电粒子打在荧光屏上的位移Y与偏转电压U成正比的关系。
3．情感态度与价值观：
（核心能力与科学品质）
（1）通过实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。
（2）通过探究激发学生的求知欲和创新精神。
（3）培养与人合作的团队精神。
4.教学重点、难点
重点：
带电粒子在电场中的加速和偏转规律
难点：
带电粒子在电场中的偏转问题和应用
二、学情分析
对象心理分析：
学生在强烈兴趣（视频引入）的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。
同时在见到新的模型，又有一定的害怕心理。
知识和能力分析：
学生熟悉自由落体运动规律；理解粒子在电场中的受力特征和功能关系；平时教学中，注重“猜想－模型分析－自己总结经验”学生已经具备这样的能力。
给学生搭好台阶，分解学习难度。
在上课前与科任教师沟通教学进度与学情，深入班级与学生交流学习现状。
三、教法与手段
根据核心素养的课程改革目标，以下列方法和手段进行教学：
1、实验探究法，分组讨论法，设问法、学生自主讲解法
2、辅以自制教具进行展示，图片，和计算机网络相结合
通过学生实验探究结果展示的手段来促进对教学内容的巩固。
让学生从感性认识上升至理性认识，从知识层面升华到核心的物理科学品质的层面。
四、教学过程
（一）预备知识
1.电场力做功与电压的关系式。
2.平抛运动的处理方法，
Vx=，Vy=，速度的方向tanθ=，
X=，y=.
3.初速度为0的带电粒子在匀强电场中做什么样的运动？
带电粒子质量为m电荷量为q，在电场电压为u,初速度为0，运动距离为d，试求末速度。
。
4.电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中:
带电粒子在匀强电场中做什么运动？
你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?
。
（二）引入新课
利用加速器加速带电粒子碰撞探索物质的结构的视频引入新课，在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。
今天我们来研究带电粒子在电场中的运动，主要探究最简单的两种形式：
一、带电粒子在电场中加速；二、带电粒子在电场中偏转.在这里我们要忽略带电粒子所受的重力。
（三）进行新课
一.带电粒子的重力问题：
带电粒子在电场中运动，什么样的带电粒子的重力可忽略不计？
老师介绍：
（1）基本粒子：
如电子、质子、α粒子、离子等一般都不考虑重力，除了有说明或有明确的暗示以外。
（但并不忽略质量）．
（2）带电颗粒：
如液滴、油滴、尘埃、小球等，一般都不能忽略重力，除有说明或有明确的暗示以外。
2、探究：
带电粒子在电场中加速
通过例题的方式来探究，首先学生独立探究，然后组内交流讨论，最后请一个组的的代表来展示成果。
例题1.炽热的金属丝可以发射电子。
在金属丝和金属板之间加以U=2500V,发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。
电子穿出时的速度有多大？
设电子刚刚离开金属丝时的速度为0（电子的质量m=0.9×10-30kg，电荷量e=1.6×10-19c）
深入探究：
如何使带电粒子加速到更大的速度呢？
甚至加到接近光速？
引导学生回答：
1.增大电压；2.多级加速.
并向学生展示美国斯坦福直线加速器的图片
3、探究:
带电粒子的在电场中偏转
1.演示实验：
增大偏转电压使电子束偏转更加明显，从而提出问题：
电子束的偏转程度与电压有什么样的关系呢？
用侧向位移y描述偏转程度
让学生猜想：
带电粒子的侧向位移与偏转电压有什么样的关系？
接着让学生用示波器做定量探究实验
2.分组实验：
探究带电粒子在荧光屏上的侧向位移与偏转电压的关系
第一次将一节电池的1.5v电压输入示波器的Y输入端，第二次将两节电池的串联电压3.0v输入，第三次是三节，分别读出亮斑在竖直方向移动的距离（格数），计入表格中。
实验次数
1
2
3
Y输入电压
1.5v
3.0v
4.5v
荧光屏偏转位移Y（格数）
探究结论：
引导学生顺利完成实验，让小组的代表上来展示成果
3.理论探究:
为什么带电粒子侧向位移与偏转电压成正比？
提问：
电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中：
（1）带电粒子在匀强电场中做什么运动？
（2）你认为这种情况同哪种运动类似，
这种运动的研究方法是什么?
引导学生回答：
做类平抛运动，研究方法是运动的分解：
水平方向：
匀速直线运动竖直方向：
匀变速直线运动
深入探究
例题2：
如图所示，设电荷带电荷量为+q，初速为v0，垂直电场方向，平行板长为L，两板间距为d，两平行板间电压为U，试求粒子在射出电场时的侧向位移y和速度偏转角的正切值tanθ。
（要求有推导过程且详细些）
让学生上台板书其探究过程及结果，老师由结果提问：
带电粒子的侧向位移y与U是什么样的关系？
引导回答成正比的关系
接下来先让带电粒子在电场中加速，再在电场中偏转，最后打在荧光屏上
例题3：
L
若初速为0的带电粒子先在电压为U1的电场中加速，然后垂直于进入电压为U2的电场，偏转电场平行板长为L1，荧光屏距离平行板的距离为L2，两板间距为d，试求最后打在屏上的位置与中心O的距离Y。
（提示：
直接用例题1和例题2的结果进行推导就可以了）
引导学生利用前面探究的成果来进一步探究Y:
但要注意式中的U是U1还是U2，还要引导学生理解带电粒子离开偏转电场后做匀速直线运动，速度的夹角还是θ。
学生探究完后，上来板书展示解题过程和结果，并让学生简单介绍如何计算Y。
由结果提问：
带电粒子在屏上的侧向位移与偏转电压是怎样的关系？
引导回答：
带电粒子在屏上的侧向位移与偏转电压成正比
而前面的示波器真是对这一理论的直接应用，所以它可以用在荧光屏上偏转位移显示电信号的电压变化情况。
并介绍示波器的结构
下次课我们会更加具体地探究示波器的原理。
4.应用：
带电粒子在电场中加速和偏转这一理论已经得到广泛的应用
如：
电子显微镜、老式电视机的高压包、静电喷涂、静电分选、静电除尘和喷墨打印机。
（4）课堂小结
通过板书来小结今天探究学习的内容
（五）板书设计
（六）课后作业
1.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝L，则此电子具有的初动能是
2.思考：
不同粒子经同一电场由初速度为0加速，再经同一电场偏转，它们的轨迹有怎样的规律？
3.（2015·天津卷·T7）（多选题）如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速度地飘入电场线水平向右的加速电场
，之后进入电场线竖直向下的匀强电场
发生偏转，最后打在屏上，整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么
A.偏转电场
对三种粒子做功一样多
B.三种粒子打到屏上时速度一样大
C.三种粒子运动到屏上所用时间相同
D.三种粒子一定打到屏上的同一位置
升级会员 