第1頁（共6頁） 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動 【教學(xué)目標(biāo)】 知識與技能 1．掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律； 2． 2、能夠綜合運(yùn)用機(jī)械知識分析相關(guān)問題； 3、了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和工作原理。過程與方法 1、掌握處理電場中帶電粒子偏轉(zhuǎn)的方法； 2.讓學(xué)生通過討論和思考導(dǎo)出知識，注重知識的建構(gòu)過程；情感、態(tài)度和價(jià)值觀 1.了解加速度和偏轉(zhuǎn)的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)知識應(yīng)用意識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣； 2、培養(yǎng)討論中的合作精神。 【教學(xué)重點(diǎn)】帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律【教學(xué)難點(diǎn)】綜合運(yùn)用機(jī)電知識處理偏轉(zhuǎn)問題【教學(xué)方式】講授、啟發(fā)引導(dǎo)、演示實(shí)驗(yàn)、討論、類比【教學(xué)設(shè)備】 】 多媒體計(jì)算機(jī)、實(shí)物展臺、課件、示波器 【教學(xué)流程】 一、新課介紹 1.提出一個(gè)題目——帶電粒子在電場中的運(yùn)動。 （板書） 第 2 頁，共 6 頁 2. 以下是有關(guān)粒子加速器的報(bào)告。我們一起來看看（播放視頻） 3、展示三組圖片，同時(shí)讓學(xué)生了解粒子加速器及其應(yīng)用。讓學(xué)生看示波器的圖片，問是否想知道這個(gè)波形是如何產(chǎn)生的？讓我們一起來學(xué)習(xí)一下粒子加速器和示波器的原理吧。 （學(xué)習(xí)目標(biāo)） 2.新課程教學(xué) （一）帶電粒子的加速 【問題情況】如圖所示，兩片平行相對的金屬板A、B，相距d，帶等量不同符號的電荷，且電壓為U，如圖所示，質(zhì)量為m、電荷為q的帶正電粒子在靜電力的作用下開始從靜止開始運(yùn)動， 1. 電場中帶電粒子受到什么力的作用？重力可以忽略嗎？ 2. 帶電粒子進(jìn)行什么運(yùn)動？ 3. 求其到達(dá)B板的速度（請?jiān)谙旅鎸懗瞿愕耐茖?dǎo)過程）。
老師展開說明： 方法一：先求帶電粒子的加速度：a=mdqU，然后根據(jù)vt2-v02=2ad，可求出帶電粒子從靜止加速時(shí)得到的速度：vt=方法二：由W=qU和動能定理： W=△Ek=2 1mv2-0： qU=21 mv2到達(dá)另一塊板時(shí)的速度為： 第3頁（共6頁） v=mqU2。深入探索：（1）結(jié)合牛頓第二定律和動能定理（W=Fscosθ恒力W=Uq任意電場）中的工作條件討論每種方法的實(shí)用性。 (2) 若初速度為v0（不等于0），則推導(dǎo)最終速度表達(dá)式。學(xué)生活動：思考討論、欄目推導(dǎo)（教師隨機(jī)檢查學(xué)生的研究成果并展示）教師指導(dǎo)拓展：（1）推導(dǎo)：假設(shè)初速度為v0，終速度為v，則根據(jù)動能定理，我們得到 qU=21mv2-so v= (當(dāng) v0=0, v=mUq2) 鞏固訓(xùn)練：如圖所示，一個(gè)電子從 P 板附近的靜止開始，向 Q 板運(yùn)動。關(guān)于電子在兩板之間的運(yùn)動，描述如下正確答案是：（）A。兩塊板之間的距離越大，加速時(shí)間越長。 B、兩塊板之間的距離越小，加速度越大。那么，電子到達(dá)Q板時(shí)的速度就越大。 C. 電子到達(dá) Q 板。此時(shí)的速度與極板之間的距離無關(guān)，只與加速電壓有關(guān)。 D、電子的加速度和終速度與極板之間的距離無關(guān)（學(xué)生展示：講述自己的解題過程。） （2）帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 【問題情況】1．當(dāng)帶電粒子以垂直于電場方向的初速度v0發(fā)射到均勻電場中時(shí)，不考慮重力的影響，它所受到的力有何特點(diǎn)？ 2.它的運(yùn)動模式類似于什么運(yùn)動？ 3. 求出粒子離開電場時(shí)在垂直于板的方向上的偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角度。第 4 頁（共 6 頁）示例題，如圖所示：極板之間的電壓為 U，距離為 d貝語網(wǎng)校，極板長度為 L，質(zhì)量為 m、電荷為 q 的帶負(fù)電粒子平行于極板運(yùn)動，初始速度為速度 v0 平面垂直輻射到兩塊板之間的均勻電場中。求 (1) 飛行時(shí)間 t (2) 沿垂直于板的方向的偏移距離 y。 (3)離開電場時(shí)垂直于板方向的分速度v。 ⊥(4) 偏轉(zhuǎn)角tanθ的正切值。
（老師隨機(jī)檢查學(xué)生的推導(dǎo)結(jié)果并展示）： 解：由于在電場中運(yùn)動的帶電粒子只受到電場力（垂直且與初速度恒定）的影響，所以不考慮重力，所以帶電粒子執(zhí)行準(zhǔn)平面投擲運(yùn)動。質(zhì)點(diǎn)在電場中的運(yùn)動時(shí)間 t=0vL 加速度 a=mEq=qU/md 垂直方向偏轉(zhuǎn)距離：y=21at2=.2) ( 質(zhì)點(diǎn)離開電場時(shí)垂直方向的速度電場為 v1=at=粒子 離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 θ 為： tanθ = 延伸：如果帶電粒子的初速度 v0 由電場的電勢差 U1 加速（從零開始）。 )，那么上面的結(jié)果是多少呢？ 第 5 頁高中物理電場的重點(diǎn)難點(diǎn)，共 6 頁 學(xué)生探究活動：動手推導(dǎo)，互動檢查（教師抽查，學(xué)生推導(dǎo)結(jié)果并展示）： 結(jié)論： y=θ=與 q 和 m 無關(guān) 思考與討論：讓一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子和二價(jià)氦離子的混合物從靜止開始，加速，然后偏轉(zhuǎn)。同樣的偏轉(zhuǎn)電場，它們會被分成三股嗎？請解釋原因。 3、示波器管原理（1）示波器：核心部分是示波器管（2），用于觀察電信號隨時(shí)間的變化。波管的結(jié)構(gòu)：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖所示）。
(3)原理：直觀地顯示電信號隨時(shí)間變化的圖形。 【問題情況】 1、示波管主要由哪些部分組成？ 2、電子槍和偏轉(zhuǎn)電極用到了本節(jié)哪部分知識？ 3.回答教材P36頁“思考與討論”部分的問題。 【課堂練習(xí)】 1、下列粒子從靜止?fàn)顟B(tài)經(jīng)過電壓為U的電場加速后，速度最大的是()A。質(zhì)子 (11H) B. 氘核 (21H) C. α 粒子 (42He) D. 鈉離子 (Na+)2。一束正離子從相同位置以相同速度進(jìn)入帶電平行板電容器的均勻電場。所有離子具有相同的軌跡，表明所有離子 ( ) A. 具有相同的質(zhì)量 B. 具有相同的電荷 C. 具有相同的比電荷 D. 同位素屬于同一元素 3. 如圖 5 所示，距離兩塊平行金屬板之間的電勢差為 d，電勢差為 U，電子的質(zhì)量為 m，電荷為 e。它從O點(diǎn)沿垂直于板的方向發(fā)射，到達(dá)最遠(yuǎn)的A點(diǎn)，然后返回。如圖所示高中物理電場的重點(diǎn)難點(diǎn)，OA=h，該電子的初始動能為( ) A.edhUB。 edUh C.eUdhD.eUhd 第7頁，共6頁 4. 速度為零的帶電粒子被電壓為U=4.0×103V的均勻電場加速后，獲得的速度為5.0×103m/s。粒子通過加速電場的時(shí)間t=1.0×10-4s，不考慮重力，帶電粒子的荷質(zhì)比是多少？均勻電場的場強(qiáng)是多少？ 5. 長度為 L 的平行金屬板電容器在兩個(gè)板之間形成均勻電場。電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場線的方向注入到上板中。在均勻電場下，它正好從下板邊緣退出，退出時(shí)速度方向與下板正好成30°。求均勻電場的場強(qiáng)和兩塊板之間的距離。課堂小結(jié)： 1. 利用電場加速帶電粒子的兩種思路： 2. 利用電場使帶電粒子偏轉(zhuǎn)成拋物線運(yùn)動的分析方法： 課后作業(yè)： 課后反思： 本課適合以下學(xué)生：已經(jīng)比較熟練了。它是在掌握力學(xué)和電場基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，初步具備分析電場相關(guān)問題的能力。考慮到學(xué)生基礎(chǔ)好、理解接受能力強(qiáng)，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，在共同討論中掌握分析。問題方法。
教學(xué)效果分析問卷匯總表 從動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)角度分析 從功和能量角度分析 粒子沿平行板方向作勻速直線運(yùn)動 粒子沿平行板方向作初速度為零的勻加速運(yùn)動垂直板的結(jié)構(gòu) 第8頁 共6頁 用圖片和實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的興趣，用動畫模擬電子的運(yùn)動，幫助學(xué)生將抽象的知識形象化、具體化。教師通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作交流，突出教學(xué)要點(diǎn)，完成教學(xué)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的熱愛，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生的能力存在差異。在規(guī)則推導(dǎo)過程中，有的學(xué)生不能按時(shí)完成，影響了對后續(xù)知識的理解。但探究模式是大勢所趨，教師最好不要代學(xué)生進(jìn)行推導(dǎo)。學(xué)生應(yīng)逐步適應(yīng)探究性學(xué)習(xí)，提高自主研究能力。有能力和困難的學(xué)生可以在課后單獨(dú)輔導(dǎo)。課堂容量大，包括理論推導(dǎo)、猜想討論、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師必須進(jìn)行宏觀調(diào)控，合理分配時(shí)間。重點(diǎn)是明確基本原理，不能增加學(xué)生數(shù)量。其他例子稍后解決。本課主要是“教師主導(dǎo)、學(xué)生主體”。教師的“引導(dǎo)”以學(xué)生的“學(xué)”為基礎(chǔ)，讓學(xué)生自主探索、主動參與知識形成的全過程，力求使學(xué)生在積極愉快的課堂氛圍中提高理解水平，從而達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。關(guān)于帶電粒子在電場中運(yùn)動教學(xué)的思考本節(jié)課的設(shè)計(jì)過程中，更好地凸顯了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，老師只是一個(gè)幫助者。通過學(xué)生的主動探索，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的分析、歸納、分析能力。綜合能力，同時(shí)也提高學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的技能和能力，滿足一體化的要求。
新頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：物理課程的總體目標(biāo)不僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識和技能，而且要使學(xué)生學(xué)會科學(xué)探究方法，培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力。學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，能夠?qū)⑽锢碇R運(yùn)用到生活和生產(chǎn)實(shí)踐中。 45分鐘的時(shí)間里，課堂上向?qū)W生提供的知識在廣度和深度上必然是有限的。我們要突破傳統(tǒng)觀念的束縛，不再追求完成一節(jié)課的教學(xué)任務(wù)作為教學(xué)目標(biāo)，而是以45分鐘完成教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)。在幾分鐘內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ?頁（共6頁）是教學(xué)的目標(biāo)。基于信息技術(shù)環(huán)境積極開展物理探究活動將是未來物理課堂教學(xué)的主要形式，也是實(shí)現(xiàn)一體化的重要途徑。的重要途徑和方法。學(xué)生已在必修課1、2中學(xué)習(xí)了恒力作用下的勻速直線運(yùn)動和平投運(yùn)動；他們還在選修課3-1中學(xué)習(xí)了靜電場的相關(guān)知識。通過對以上內(nèi)容的復(fù)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并比較《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》課程中的兩種運(yùn)動狀態(tài)——帶電粒子的加速和自由落體運(yùn)動中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。物體的平面投擲運(yùn)動。運(yùn)用類比的方法來學(xué)習(xí)本課。根據(jù)本課的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，采取的教學(xué)方法是：課件展示以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以引導(dǎo)學(xué)生的思維活動為主線，貫穿于教學(xué)活動的始終。學(xué)習(xí)是主體，學(xué)習(xí)是主體。教學(xué)思路。高一年級學(xué)生的思想單一、刻板。它們用于分析純運(yùn)動學(xué)、純動力學(xué)或純電磁學(xué)問題。學(xué)生普遍發(fā)現(xiàn)很難解決電場中帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題。雖然運(yùn)動過程比較簡單，但卻綜合了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和電磁學(xué)的知識。
本課通過復(fù)習(xí)引入新課。通過觀察靜電場中的電荷，它們由于靜電力的作用而移動，讓學(xué)生了解電場對其中的電荷有加速作用。進(jìn)一步的問題：如果將帶電粒子置于均勻電場中會發(fā)生什么？這就引入了主題。本次新課分為三大知識塊：帶電粒子加速、帶電粒子偏轉(zhuǎn)、示波器原理。在講第一個(gè)知識塊“帶電粒子的加速度”之前，首先要求學(xué)生計(jì)算為什么電場中電子的引力可以忽略不計(jì)，從而加深學(xué)生對電場中電子引力可以忽略不計(jì)的理解。場地。在講帶電粒子的加速度時(shí)，教師演示了粉筆的自由落體運(yùn)動，引導(dǎo)學(xué)生思考物體的自由落體運(yùn)動與帶電粒子的加速度之間的相似之處。通過學(xué)生的回答，引導(dǎo)學(xué)生將帶電粒子的加速度與物體的自由落體運(yùn)動進(jìn)行比較，并讓學(xué)生利用一切能想到的方法推導(dǎo)出帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。一開始，很多學(xué)生可能傾向于直接用運(yùn)動學(xué)公式來解決問題。然后教師引導(dǎo)學(xué)生從“功是能量轉(zhuǎn)換的一種量度”出發(fā)，回顧第五節(jié)“電勢差”中解決靜電力做功的方法，從能量角度探索該方法。即動能定理，讓學(xué)生體會到動能定理方法的優(yōu)越性。為了讓學(xué)生充分理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動，即帶電粒子在電場中的運(yùn)動還需要考慮重力，例如帶電球在電場中的平衡問題場（課件），小球所受到的重力和電場力可以進(jìn)行比較。在這種情況下，必須考慮重力；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。教師介紹密立根實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生認(rèn)識到建立物理模型的重要現(xiàn)實(shí)意義。 。為了讓學(xué)生感受到物理科學(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，教師可以利用多媒體投影帶電粒子在電場中加速的實(shí)例。
