高中物理9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.docx

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高中物理9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

1.9带电粒子在电场中的运动---课标分析

根据教材内容和学生实际确定下列教学目标：

1、知识与技能：

①掌握带电粒子在电场中的运动情况的分析方法

②掌握带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律

③能解释示波管的原理并进行相关的计算

2、过程与方法：

①运用猜想、类比等方法对带电粒子在电场中的运动规律进行理论探究

②运用动力学观点和能量观点，体会带电粒子在电场中运动的一般分析方法

③培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力

3、情感、态度与价值观：

①了解带电粒子在电场中运动在技术上的应用，体会物理与科技、生活的联系,激发学生的学习兴趣

②严密的演绎推理，感悟理论研究须具备严谨的科学态度和科学精神

教学重点、难点

1、重点：

带电粒子在匀强电场中运动的规律

2、难点：

电学知识和力学知识结合处理偏转问题

教学方法

讨论、讲解、观察、互动探究、练习反馈

1.9带电粒子在电场中的运动---学情分析

学生已经在必修1、2中学习了恒力作用下的匀变速直线运动和平抛运动；学习了选修3-1中静电场的有关知识。

通过对上述内容的回顾引导学习将“带电粒子在电场中的运动”这节课的两种运动状态——带电粒子的加速和带电粒子的偏转与物体的自由落体运动和平抛运动进行类比，通过用类比法来学习本节课。

根据本节课的教学内容和学生的实际情况，采用的教学方法是：

引导学生的思考活动为主线，在整个教学活动中贯穿教为主导，学为主体的教学思想。

高二学生的思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析纯运动学、纯动力学的问题，对带电粒子在电场中的偏转的问题，学生普遍会感到有些困难，它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学的知识。

带电粒子在场中的运动（重力场、电场、磁场）问题，由于涉及的知识点众多，要求的综合能力较高，因而是历年来高考的热点内容，这里需要将几个基本的运动，即直线运动中的加速、减速、往返运动，曲线运动中的平抛运动、圆周运动、匀速圆周运动进行综合巩固和加深，同时需要将力学基本定律，即牛顿第二定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等进行综合运用。

1.9带电粒子在电场中的运动　

【目标引领】

1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．

2、了解示波管的构造和基本原理．

【自学探究】

1、带电粒子在电场中加速，应用动能定理，即

所以

2、带电粒子在匀强电场中偏转问题的分析处理方法，类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识。

①离开电场运动时间。

②离开电场时的偏转量。

③离开电场时速度的大小。

④以及离开电场时的偏转角。

3、处理带电粒子在匀强电场中运动问题的方法

分解法：

带电微粒在匀强电场中偏转这种较复杂的曲线运动，可分解成沿初速方向的和沿电场力方向的来分析、处理。

【合作解疑】

1、带电粒子的加速

当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为（写出过程）：

2、带电粒子的偏转

如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．

问题讨论：

（1）分析带电粒子的受力情况。

（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?

（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?

讨论并回答上述问题：

深入探究：

如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为Ｕ，初速为v0．试求：

（1）带电粒子在电场中运动的时间t。

（2）粒子运动的加速度。

（3）粒子受力情况分析。

（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。

（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。

（6）粒子在离开电场时的速度大小。

（7）粒子在离开电场时的偏转角度θ。

拓展：

若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?

（y，θ）

3、示波管的原理

【精讲点拨】

例1.如图所示，M、N是真空中的两块平行金属板，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v0由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子恰好能到达N板，如果要使这个带电粒子到达M、N板间距的

后返回，下列措施中能满足要求的是（不计带电粒子的重力）（　　　　）

A．使初速度减为原来的

B．使M、N间电压加倍

C．使M、N间电压提高到原来的4倍

D．使初速度和M、N间电压都减为原来的

例2.　如图所示，A为粒子源，F为荧光屏．在A和极板B间的加速电压为U1，在两水平放置的平行导体板C、D间加有偏转电压U2.现分别有质子和α粒子（氦核）由静止从A发出，经加速后以水平速度进入C、D间，最后打到F板上．不计粒子的重力，它们能打到F的同一位置上吗？

【训练巩固】

1、下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,哪个粒子获得的速度最大：

（）

A、质子

HB、氘核

HC、

粒子

HeD、钠离子Na+

2、如图所示P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是：

（）

A、两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大

B、两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大

C、与两板间距离无关，仅与加速电压U有关

D、以上说法都不正确

3、真空中水平放置的两金属板相距为d，两板电压是可以调节的，一个质量为m、带电量为＋q的粒子，从负极板中央以速度vo垂直极板射入电场，当板间电压为U时，粒子经d/4的距离就要返回，若要使粒子经d/2才返回，可采用的方法是（）

A、vo增大1倍

B、使板间电压U减半

C、vo和U同时减半

D、初速增为2vo,同时使板间距离增加d/2：

4、如图所示，电量和质量都相同的带正电粒子以不同的初速度通过A、B两板间的加速电场后飞出，不计重力的作用，则：

（）

A、它们通过加速电场所需的时间相等

B、它们通过加速电场过程中动能的增量相等

C、它们通过加速电场过程中速度的增量相等

D、它们通过加速电场过程中电势能的减少量相等

5、如图所示在一匀强电场中，有两个平行的电势不同的等势面A和C，在它们的正中间放入一个金属网B，B接地。

现有一正电荷只在电场力的作用下垂直于等势面方向运动，经过A时动能为20J，穿过B到达C时动能减为零，那么在该正电荷运动过程中，当它的电势能为5J时，它的动能为：

（）

A、20JB、15JC、10JD、5J

6、电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间：

（）

A、随电压的增大而减小B、随电压的增大而增大

C、加大两板间距离，时间将减小D、与电压及两板间距离均无关

7、带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用）：

（）

A、电势能增加，动能增加B、电势能减小，动能增加

C、电势能和动能都不变D、上述结论都不正确

8、如图所示，一带电粒子沿与电场线垂直的方向从电场中央进入两平行金属板间的匀强电场，已知粒子的带电量为q，两板间的电势差为U，则粒子运动过程中（）

A、若粒子从电场中射出，则粒子动能增加了qU

B、若粒子从电场中射出，则电场力一定对粒子做了qU/2的功

C、若粒子打在极板上，则电场力一定对粒子做了qU/2的功

D、若粒子打在极板上，则粒子的动能一定增加了qU

9、一静止电子开始经电压为U1的加速电场加速后，又垂直于电场线进入电压为U2的两平行金属板间的偏转电场，射出偏转电场时沿电场线方向偏移量为y，要使y增大，则应：

（）

A、U1、U2都增大B、U1、U2都减小C、U1减小、U2增大D、U1增大、U2减小

10、

粒子和质子以相同速度垂直于电场线进入两平行板间匀强电场中，设都能飞出电场，则它们离开匀强电场时，侧向位移之比y

:

yH=，动能增量之比

=。

11、如图所示，水平平行金属板A、B间距为d，带电质点质量为m，电荷量为q，当质点以速率v从两极板中央处于水平飞入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给A、B两极加一电压U，则恰好从上板边缘飞出，那么所加电压U=。

12、一初速度为零的带电粒子经电压为U=4.0×103V的匀强电场加速后，获得5.0×103m/s的速度，粒子通过加速电场的时间t=1.0×10-4s，不计重力作用，则带电粒子的荷质比为多大？

匀强电场的场强为多大？

粒子通过电场过程中的位移为多大？

1.9带电粒子在电场中的运动---观课记录

本节课教学目的明确，教学重点明确、难点突出，教学思路清晰，教学形式符合学科、学生特点，能充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位，能最大限度地提高课堂教学效率。

借用北京正负离子对撞机，医用直线加速器和示波器引入新新课，激发了学生的学习兴趣，本节课教学环节紧凑，三部分教学内容明确。

第一部分带电粒子的加速，通过引入物理情景求粒子到达另一极板的速度？

徐老师注意启发学生用两种方法求解，然后做对比，得出功能关系更简单且这种方法对非匀强电场仍然适用。

第二部分带电粒子的偏转，运用类比法得出带电粒子以某一速度沿着垂直于匀强电场方向进入平行极板，运动性质和平抛运动相似，解决方法也和平抛运动相同，降低了学生学习的难度。

第三部分示波器的原理，先从理论上分析电子的偏转方向，然后用Flash模拟演示电子的偏转来验证理论，形象直观，学生看得非常认真，也学得比较扎实。

每个部分都有学生讨论、交流、归纳等，培养了学生良好的思维习惯与思维品质。

 评课人——张广东

1.9带电粒子在电场中的运动---教材分析

在前面学习静电场性质的基础上，本节学习处理带电粒子在电场中运动的问题。

本节内容主要培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。

本节内容由“带电粒子的加速”“带电粒子的偏转”“示波管的原理”三部分组成。

教学内容的梯度十分明显，这样的安排也符合学生的认知规律。

本专题综合性强，理论分析要求高，带电粒子的加速是电场的能的性质的应用；带电粒子的偏转则侧重于电场的力的性质，通过类比恒力作用下的曲线运动（平抛运动），理论上探究带电粒子在电场中偏转的规律。

此外专题既包含了电场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转化和守恒，有关类比和建模等科学方法的应用也比较典型。

由于力学和电学的综合程度逐渐提高，学生学习出现一些困难也是正常现象。

教师应该帮助学生铺设合理的台阶，逐步提高他们的综合分析能力。

教科书是通过例题的形式来研究带电粒子的加速和偏转问题的。

这样的处理可以防止出现“加速度公式、位移公式、速度公式、偏转角公式”等，因为记忆这些公式不仅加重学生负担，更严重的是会淡化学生研究问题时的物理意识。

示波管原理部分不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要求有一定的空间想象能力。

为此，教科书在”思考与讨论“栏目设置了四个台阶。

教学中要循序渐进，给学生足够的时间来思考

1.9带电粒子在电场中的运动—课件设计

教学目标

1、知识与技能：

①掌握带电粒子在电场中的运动情况的分析方法

②掌握带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律

③能解释示波管的原理并进行相关的计算

2、过程与方法：

①运用猜想、类比等方法对带电粒子在电场中的运动规律进行理论探究

②运用动力学观点和能量观点，体会带电粒子在电场中运动的一般分析方法

③培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力

3、情感、态度与价值观：

①了解带电粒子在电场中运动在技术上的应用，体会物理与科技、生活的联系,激发学生的学习兴趣

②严密的演绎推理，感悟理论研究须具备严谨的科学态度和科学精神

2、教学重点、难点

1、重点：

带电粒子在匀强电场中运动的规律

2、难点：

电学知识和力学知识结合处理偏转问题

教学方法

讨论、讲解、观察、互动探究、练习反馈

二教学过程

（一）引入新课

以最新的科学技术发展为切入点，播放三张图片：

北京正负电子对撞机（BFPC）、医用直线加速器（IGRT）、示波器。

简单介绍它们的工作原理，都用到了电场对带电粒子（电子、质子等）的加速或偏转。

激发学生的求知欲望，引出课题。

（二）新课教学

1、带电粒子的加速

（设疑激趣）思考：

如何使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向？

（合作探究）学生合作探究提出设计方案并互相讨论其可行性。

（师生共同归纳）方案1：

v0=0，仅受电场力就会做加速运动。

方案2：

v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向。

（动画回放）粒子的加速过程

（学生推导）匀强电场中，带正电粒子在静电力的作用下由静止开始从正极板出发，计算到达负极板的速度.

方法一：

先求出带电粒子的加速度：

a=

再根据

vt2-v02=2ad

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

vt=

方法二：

由W=qU及动能定理：

W=△Ek=

mv2-0

得：

qU=

mv2

到达另一板时的速度为：

v=

.

（思考讨论）1哪种分析方法更好？

2如果是非匀强电场，应该选择哪种分析方法？

3若极板的间距加倍，则末速度如何变化？

学生体会应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场。

（巩固练习1）

实验表明，炽热的金属丝可以发射电子。

在炽热金属丝和金属板间加以电压U=2500V，从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。

电子射出后的速度有多大？

设电子刚从金属丝射出时的速度为零。

电荷量为e的电子从金属丝移动到金属板。

两处的电势差为U，电势能变化（减少）为eU.电势能的变化全部转化为电子的动能。

2带电粒子的偏转

（动画回放）粒子在偏转电场中的运动

（观察思考）1粒子的运动轨迹？

（明确直线还是曲线）

2为什么做曲线运动？

（回顾做曲线运动条件）

3什么样的曲线运动？

（明确加速度特点,匀变速曲线运动）

4什么样的匀变速曲线运动？

（初速度方向与加速度方向垂直,类似平抛运动）

（类比分析）1粒子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？

（加速度不同）

2用什么方法分析处理这种曲线运动呢?

（将运动分解）

（学生推导）针对教材例题2，让学生动笔推导侧向位移y及偏转角Ф的表达式。

（见教材）

解：

粒子v0在电场中做类平抛运动

沿电场方向匀速运动所以有：

电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为：

粒子在垂直于电场方向的加速度：

得：

电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0，而垂直于电场方向的速度：

⑤

故电子离开电场时的偏转角

为：

⑥

学生独立推导，教师及时指导评价，关注推导错误和思维存在困难的学生。

（分组讨论）将学生分成两大组分别讨论，如何改变粒子射出偏转电场时的速度大小和方向？

位移的大小和方向？

学生到黑板上展示讨论的结果。

（课后思考）速度偏转角的正切值、位移与水平方向的夹角正切值之间的关系.

3示波管的原理

（实物展示）出示示波器，教师演示操作，让学生获得感性认识。

（信息分享）布置课前分组收集信息，课上展示学生收集到的示波器的图片、

示波器应用的相关资料。

（原理图展示）介绍示波器的核心部分是示波管。

示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成

（课后思考讨论）铺设台阶，设置了循序渐进的四个问题。

①仅在XX’间或YY’间加电压

②仅在YY’间加正弦电压

③YY’间加正弦电压,XX’

间加不变电压

④YY’间加正弦电压,XX’间加锯齿形电压

试着画出来位置或图形。

（X为正X’为负；Y正Y’负）

练习1、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。

整个装置处在真空中，重力可忽略。

在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）

A.U1变大、U2变大

B.U1变小、U2变大

C.U1变大、U2变小

D.U1变小、U2变小

（巩固练习2）

如图，是一个示波管工作原理图，电子经加速以后以速度V0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U，板长为L.每单位电压引起的偏移量（h/U）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用下列哪些办法？

（）

A.增大两板间的电势差U

B.尽可能使板长L做得短些

C.尽可能使两板间距离d减小些

D.使电子入射速度V0大些

（三）课堂小结：

一、利用电场使带电粒子加速

（1）动力学和运动学角度分析

（2）从做功和能量的角度分析

二、利用电场使带电粒子偏转（类似平抛运动的分析方法）

（1）粒子在与电场垂直的方向上做匀速直线运动

（2）粒子在与电场平行的方向上做初速度为零的匀加速运动

（四）布置作业

1、课本练习九2、3、4、5

2、课下阅读课本37页和38页“科学足迹”和“科学漫步”中的两篇文章。

教学反思本节知识与力学知识联系很紧，在讲解本节内容过程中要复习一下有关的知识，以产生知识的迁移，由于带电粒子在电场中加速和偏转的公式较复杂，所以在教学中要使学生在学习中掌握解题的思维和方法，而不是记公式。

1.9带电粒子在电场中的运动---效果分析

课堂教学效果是教师进行课堂教学的落脚点，一切教学手段的运用和教学方法的选择最终的目的是课堂教学效果的最大化。

新课程提倡自主、合作、探究的学习方式，课堂教学是学生学习科学文化知识的主阵地，也是对学生进行思想品德教育的主渠道。

教师应着力构建自主的课堂，让学生在生动、活泼的状态中高效率地学习。

一、创设物理学习情境，激发学生的学习兴趣 

通过介绍北京正负电子对撞机、医用直线加速器等的原理，让学生了解运用电场来控制或改变带电粒子的运动，是现代科学实验或技术设备中常常用到的知识，那么带电粒子是怎样被加速的呢?

创设问题激发学生的学习兴趣，为后面的知识的学习做好准备。

二、鼓励学生主动参与，积极讨论

要使课堂教学真正成为高效课堂的主渠道，必须着力唤醒学生的主体意识，让学生主动地参与教学活动。

在课堂教学中应坚持学生活动的自主性，使学生主体处于活跃兴奋状态，使学习成为学生自己的活动，让学生在教学实践过程中学会选择、学会参与。

例如学习带电粒子的加速和偏转时，我先给同学们创设问题情境，然后让学生分组讨论交流，运用前面所讲的静电场知识和运动学知识，进行知识的有效迁移，然后找学生回答做题思路方法，必要时要带着学生一起推倒，加深学生印象。

我还充分运用现代教育技术手段，进行多种媒体的优化教学，例如在学习示波器的原理时，给学生播放视频，让学生更加直观的看到电子的偏转情况，调动学生参与课堂活动过程的主动性和积极性，克服课堂教学中那种死板的缺乏生气的单向度的教学过程，创建多向度的立体交往形式，为学生的更优发展提供优良的教学环境。

最后，每部分知识我都设了巩固练习，测试学生新课学习后教学目标达成率，检验学生运用知识、解决问题的能力。

练习题我尽量结合生活实际，且一题多问逐步递进，这样的达标检测不仅能客观评价学生的学习状况，更可以激发学生进一步努力学习的勇气。

但与自己曾设想的效果还是有一定的差距。

首先，在课堂形式上显得比较单一，和孩子们的互动不是很多，替孩子们回答的较多，在课堂中出现的问题没能够灵活处理，给学困生的鼓励较少。

其次，小组合作学习时间太少，教师指导还不到位，只照顾到个别小组。

因此，汇报交流时，个别小组不太积极。

总之，课堂教学是教师与学生的双边活动。

要提高中学数学课堂教学质量，必须以学生为本，凭借数学思维性强、灵活性强、运用性强的特点，精心设计，给学生一些机会，让他自己去体会；给学生一点困难，让他自己去解决；给学生一个问题，让他自己找答案；给学生一种条件，让他自己去锻炼；给学生一片空间，让他自己去开拓。

注重学生优秀思维品质的培养，变被动为主动，变学会为会学，这样就一定能达到传授知识，培养能力的目的，收到事半功倍的效果。

1.9带电粒子在电场中的运动---课后反思

学生已经在必修1、2中学习了恒力作用下的匀变速直线运动和平抛运动；学习了选修3-1中静电场的有关知识。

通过对上述内容的回顾引导学习将“带电粒子在电场中的运动”这节课的两种运动状态——带电粒子的加速和带电粒子的偏转与物体的自由落体运动和平抛运动进行类比，通过用类比法来学习本节课。

根据本节课的教学内容和学生的实际情况，采用的教学方法是：

引导学生的思考活动为主线，在整个教学活动中贯穿教为主导，学为主体的教学思想。

高二学生的思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析纯运动学、纯动力学的问题，对带电粒子在电场中的偏转的问题，学生普遍会感到有些困难，它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学的知识。

本节课新课教学分有三大知识块：

带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波器的原理。

在讲第一个知识块“带电粒子的加速”之前，首先让学生明确在分析带电粒子在电场中的运动时，对于电子、质子，离子这样的带电粒子，其重力远小于静电力，所以在分析问题时忽略重力。

在分析带电粒子的直线加速时可以类比自由落体运动，一开始可能很多学生倾向于直接用运动学公式求解，接着教师引导学生从“功是能量转化的量度”出发，结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法，探讨能量视角的方法即动能定理，让学生体会动能定理这种方法的优越性。

为了让学生全面了解带电粒子在电场中的运动即带电粒子在电场中的运动也存在考虑重力的情况，比如带电小球在电场中平衡的问题（课件），小球所受的重力跟电场力可以比拟，在这种情况下，重力就必须考虑了；还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验课件，教师通过介绍密立根实验，让学生体会建立物理模型的重要现实意义。

 第二知识块：

带电粒子的偏转。

为了让学生更加直观的体会带电粒子的偏转现象，加深学生对带电粒子的偏转的理解，教师可以通过自制的教具来演示带电粒子在电场中的偏转。

通过学生地回答，教师引导学生将带电粒子的偏转与平抛运动进行类比，然后用分析平抛运动的方法分析例题2。

对例题2先进行受力分析，然后再进行运动的合成与分解，分解成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的类自由落体运动，通过以上分析来解例题2。

第三个知识点：

示波器的原理。

教师通过讲解示波管中扫描电压的作用，来讲解示波器的原理，用FLASH演示当加上横向电压和纵向电压时电子打到用光屏上的位置，到此新课已经结束，教师留出几分钟的时间让学生自评。

自评和布置作业通过自评了解学生这节课的学习情况，并对学生进行合理的评价。

整个教学过程但在实际课堂上还要根据当时的情景、学生反馈的信息、突发事件等不断调控，以达到设计思想、方法、手段与学生实际的融合，充分发挥师生在课堂上的主导和主体作用，取得最佳的教学效益。

       本节课运用类比的方法来引导学生在原有知识的基础上建构新知识，提高学生的知识迁移能力和培养学生的创造能力。

教学中注重引导式教学，引导学生将已学知识和新知识进行联系。

在教师引导下，学生能用已有知识分析问题、解决问题，注重学生的自主学习。

对带电粒子的加速，能用类比的方法，推导出带电粒子到达负极板时的速度；对带电粒子的偏转，能用类比的方法，结合例题2，逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。

体会类比法在问题解决中的重要作用；结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理，让学生体会动能定理的优越性；通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例，提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识，发展学生对科