教学设计带电粒子在电场中的运动.pdf
设计思想设计思想本节课，首先用阴极射线管（电子束演示器）演示电子运动径迹，激发学生学习兴趣，引出带电粒子在电场中加速、偏转，从而引入要研究的课题。该演示实验出自教材，可以充分利用教材、不脱离教材，实验就在学生眼前，更贴近学生，更容易激发学生的兴趣。其次，利用自制模型演示带电小球的加速、偏转，模拟无法被观察的带电粒子在电场中的加速、偏转的微观过程，由此使学生在头脑中构建加速、偏转的形象思维。再从物理规律的理论层面分析加速、偏转。使学生能够把电场知识和牛顿定律、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、电知识的理解，有利于培养学生应用物理规律解决问题的能力，同时也为学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。最后，引出带电粒子在电场中的加速、偏转的实际应用示波管，为下一节详细讲解示波管的原理做个铺垫。指导思想与理论依据指导思想与理论依据心理学教育学理论激发学生内在的学习兴趣、挖掘潜能，充分了解学生已有知识及能力水平，确定学生最佳发展空间。高中物理课程标准物理教学要有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情。了解物理思想方法。物理教学的基本特征的理论教学背景说明教学背景说明教材分析教材分析本节是高中物理选修 3-1 第一章第九节的内容。电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。本节是力学知识和电学知识的综合。在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、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、电知识的理解，有利于培养学生应用物理规律解决问题的能力，同时也为学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。学生分析：学生分析：此前学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力；教学中可充分调动学生积极性，体现教学中学生的主体作用，在共同探讨中完成知识框架的构建。教法分析：教法分析：针对高一的学生已经具备了一定的抽象和逻辑思维和推理能力，在教学中运用了讲授探究式、合作探究式；针对学生认知的困难主要表现在如何构建带电粒子在电场中的加速、偏转的物理模型，在教学中运用了实验探究式、讲授式。教学目标教学目标知识与技能：知识与技能：（1）理解带电粒子在电场中的加速和偏转的有关规律，并能分析和解决加速偏转的问题。（2）培养学生综合运用力学、电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。过程与方法：过程与方法：（1）通过对实验现象的观察，逐渐探究事物的本质，培养学生逻辑推理能力（2）学会运用类比法，由已知规律推导新规律，让学生体会到问题间的内在联系。情感态度价值观：情感态度价值观：（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、难点说明教学重点、难点说明教学重点：教学重点：带电粒子在电场中的加速和偏转运动的有关规律教学难点：教学难点：1、如何帮助学生在头脑中建立电场对带电粒子的加速、偏转微观过程的模型。2、带电粒子在电场中的偏转问题，通过对比平抛规律归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的方法。流流 程程 图图教学过程说明教学过程说明教学环节环节一情境引入教师活动【实验演示】请同学们观察阴极射线管中高速电子的运动轨迹。讲解：“高能电子轰击惰性气体时才能使气体发光，光线即高速电子运动轨迹。学生活动教学资源从教材的一个演 示 实 验 入手，在不脱离教 材 的 基 础上，更贴近学问题 1、如何使电子获得较大的速度？操作阴极射线管改变电子运动路径，观察到可以使光线向上偏，也可以向下偏。线管（电子 束 演示器）生，以此来激发学生的学习兴趣。学生观察、思考阴 极 射设计意图学生观察、思考根据电场的相关知识猜想，回答问题 2、如何控制电子的运动径迹呢？引入新课：这节课我们就带着这两个问题：“是利用电场来实现加速和控制的。问题共同学习带电粒子在电场中的运动。（板书）【仪器简介】电子在电场中是如何被加速的呢？首先我们先看阴极射线管的结构，（PPT 展示实际图片，展示自制模型）学生观察阴 极 射线 管 实际照片自 制 加速 电 场模型自 制 加介绍阴极射线管结构，使学生清楚电子从炽热的灯丝射出 的 速 度 很低，需要使其加速；设计模型是为了使学生建立形象的思维模型。环节二：带电粒子在电场的加速【模型模拟】电子很小，是微观的物体，其加速过程我们无法观察，利用自制加速电场模型加速带电小球模拟电子加速过程。（简介装置、及原理）学生观察思考速电场、偏 转 模型【理论探究】若加速电场两平行板间电压为 U,板间距离为 d。电子的质量为 m，电量为e,无初速的由负极板附近释放，则电子在射出电场时的速度 v0为多少？(忽略重力)解法一：由动力学规律学生利用原有的电场、力学等相关 知 识 进 行 计算。PPT课件PPT课件由实验现象分析升级为理论规律分析。加强学生对电场知识与力学知识的整合，拓展其思维。环节二：带电粒子在电场的加速a a2eUeUmdmd2eUv0 2adv0m通过对比两种情况，区分两种规律的适用条件解法二：由动能定理eU12mv022eUv0m【拓展】上述问题中若两极板不是平行极板而是其它形状，板间非匀强电场，如何计算？总结：动力学观点牛顿定律+运动学公式（仅适用于匀强加速电场）能量观点动能定理（匀强、非匀强电场都适用）环节三：带电粒子在电场中的偏转：那我们又是如何实现对电子运动轨迹的控制的呢？（板书）【模型模拟】同学们观察开始时的演示实验，看到电子束经过该装置后发生偏转，（PPT展示阴极射线管电子束偏转图片，同时展示偏转电场模型）学生观察大屏幕上的图片，在头脑中构建电子偏转情景PPT 阴极 射 线管 偏 转时 的 图片模 拟 偏转 电 场两 平 行金 属 板模型自 制 加从静态实物图片到静态实物模拟模型再到动态的过程模拟，逐步的帮助学生构建带电粒子的偏转模型同加速电场一样，我们也用模型模拟一下带电粒子在电场中的微观偏转过程，请同学们观察，【理论探究】若电子带电荷量为 e，质量为 m，初速为 v0，平行板长为 L，两板间距为 d，速电场、偏 转 模型环节三：电势差为 U。试求(1)射出电场时垂直于板面方向的偏转位移 y(2)偏转角度的正切值tan学生思考并讨论回答学生思考并讨论回答PPT课件PPT课件PPT课件 加 速电场、偏转 电 场的模型先由偏转的基本模型开始分析，以v v0直接进入偏转电场类比平抛规律讲解带电粒子的偏转类平抛运动。再与加速电场结合即带电粒子先由静止被加速再进入偏转电场这种情景。对比平抛讲解带电粒子在电场中偏转时做类平抛运动，画图讲解偏转位移、偏转角的概念。给出求解偏转位移和偏转角正切值的思路，组织学生求解。情景一：以v v0直接进入偏转电场1eULeUL2y y22mvmv0d deULeULtantan 2mdvmdv0【拓展一】：若无初速度的电子先经过加速电压为 U1的电场加速，再垂直进入刚才的偏转电场，那么偏转位移 y和偏转角的正切值tan又为多少呢？情景二：先加速再偏转UL2y 4U1dULtan2U1d【拓展二】若在偏转电场右侧L1处有一个垂直于轴线放置的平板，粒子打在平板上的位置P距轴线的距离y 为多少？学生思考并讨论回答PPT课件 加 速电场、偏最后再增加射出偏转电场后的运动粒子打转电场、到 屏 上 的 过屏模型程。三种情景逐层情景三：先加速再偏转再到屏加深，并为加速电场、偏转电场的实际应用示波管的原模型理做好铺垫。环节四：通过下面的模型讲解各电场的作用示波管PPT示通过放大模型可以很形象、深刻的让学生了 解 加 速 电场、偏转电场的实际作用学生观察，分析波 管 的每个电场的作用原理图加 速 电场、偏转电场、屏模型通过这节课，我们从知识、方法、应用三个方面分析了带电粒子在电场中的运动。知识：我们学习了带电粒子的加速和偏转。方法：分析带电粒子的加速，我们可以用牛顿定律和运动学公式，也可以用动能定理。分析带电粒子在电场中偏转，运用了对比平抛的的类比法。应用：加速电场、偏转电场的实际应用示波管环节五：课堂小结总结回忆这节课学习的内容板书板书教学反思教学反思本节课，应用新课标的教学理念，注重物理学科的特点，由实验引入新课，采用信息技术手段，展示物理情景，引导学生观察并分析实验现象和事实，突破教学的难点和重点，顺利完成三维教学目标。成功之处成功之处（1）由教材上的演示实验入手，创设物理情景，激发学生学习兴趣。再利用自制加速、偏转电场模型加速偏转带电小球模拟无法被观察的电子的运动过程，能有效的使学生构建起带电粒子的加速、偏转的形象思维。（2）在教学中层层设疑，使学生有思维上的突破。如何加速分析加速电场，如何偏转分析偏转场，再两场结合先加速再偏转，再从偏转场射出打到屏上。这个过程就是加速场、偏转场的综合应用示波管的基本原理，同时也为下节课的示波管原理及分析做好了铺垫。不足之处不足之处可能由于这节课涉及的内容与力学知识联系比较紧密，理论性较强，很多内容还都是教师讲解的多，如果学生能紧跟教师思路，可以容易突破难点和重点；但相反学生溜号就会造成课程内容脱节。基于此，在以后的教学中要注意更好的调动学生的积极性。
