高中人教版 (2019)带电粒子在电场中的运动教案设计

这是一份高中人教版 (2019)带电粒子在电场中的运动教案设计，共7页。教案主要包含了C层 ，B层，A层等内容，欢迎下载使用。
课题
第十章 第5节 带电粒子在电场中的运动
课时
2学时
学习内容分析：
本节内容是第九、第十两章知识点的综合运用，既包含了静电场部分的知识，也应用了力学部分的很多内容。教材的内容主要由带电粒子在电场中的加速和偏转组成，也介绍了示波管的工作原理。这样的安排，难度逐步递增，符合学生的认知规律。在教学过程中，教师应该根据学生的实际情况，将教学内容的梯度加以细分，引导学生进行由浅入深的分析，逐步提高学生的综合分析能力。
学情分析：
带电粒子在电场中的运动涉及了很多知识点,对学生的综合能力有较高的要求,是高考的常考热点内容。学生已经通过以往的学习，对本节涉及的匀变速直线运动、平抛运动等运动形式有所了解，对分析中要用到的牛顿运动定律、动能定理等也已有了一定的了解。但学生在综合运用知识点的方面仍存在不足，需要教师通过环节安排、问题设定、习题选择等引导学生由易到难地逐步开展分析，逐步建立起整个过程的物理情境。
学习目标：
低阶目标：
1、会从运动和力的关系的角度、从功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。
2、知道带电粒子垂直于电场线进入匀强电场运动的特点，并能对偏移距离、偏转角度、离开电场时的速度等物理量进行分析与计算。
高阶目标：
3、通过解决带电粒子在电场中加速和偏转的问题，加深对从牛顿运动定律和功能关系两个角度分析物体运动的认识，以及将匀变速直线运动分解为两个方向上的简单运动来处理的思路的认识。
4、了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。
达成评价：
1、能够列出带电粒子在电场中受到的力，并使用公式F=qE计算力的大小。能够通过计算电场力所做的功W=qEd来确定粒子动能的变化，并以书面形式表达计算过程。
2、能够使用适当的物理公式计算偏移距离和偏转角度，能够使用能量守恒原理计算离开电场时的速度，并以书面形式表达计算过程。
3、够独立解决至少两个涉及带电粒子在电场中加速和偏转的物理问题，并以书面形式提供详细的解题步骤。
4、能够绘制示波管的基本组成部分，并准确标注各部分名称。学生能够写出一个简短的报告，解释示波管如何利用静电场来控制电子束的运动。
教学重难点
教学重点：
围绕不同核心概念分析带电粒子的加速与偏转问题。
教学难点：
围绕不同核心概念分析带电粒子的加速与偏转问题，解释示波器原理。
教学过程
问题任务、学习活动
嵌入评价
学习任务一：带电粒子在电场中的加速
利用前面所学内容，设计一个加速器模型，从运动和力的关系的角度、功和能量变化的关系的角度分析带电粒子在匀强电场中的加速问题。
学生活动一：1、先独立设计一个加速模型，再相互交流，最后展示，相互倾听。
学生活动二：学生分组讨论运用不同方法对下面例题进行求解。
例：如图，一个质量为m、带正电荷q的粒子，只在静电力的作用下由静止开始从正极板A向负极板B运动。试计算粒子到达负极板时的速度？
互相交流，归纳解决加速问题的思路，比较优缺点。
思路一：应用牛顿运动定律和运动学公式
E=Ud，F=Eq=qUd，a=Fm=qUmd
由v2=2ad可得：υ=2qUm
思路二：功能关系
动能定理：12mv2−0=Uq v=2Uqm
动力学方法
只能解决匀强电场，而场强分布复杂，各点加速度未知，末速度无法求解。
能量方法：不管形状如何，两极板电势差始终为U，动能定理12mv2−0=Uq。
交流式评价：
通过学生交流展示带电粒子加速的模型活动，解释为什么带电粒子被加速，进一步加强力和运动、功和能是处理问题的两个思路。通过比较找到能量观点的优势。找到影响速度的决定因素。
比较式评价：
通过学生分组讨论做题活动，让不同组用不同方法进行对电场中带电粒子加速问题同一例题求解，比较解题速度和方法优缺点，进一步体会能量观点的优势。
自评表
在你能做到的地方打√
1.能清晰表达自己的观点。（）
2.组内讨论交流时能够做到认真倾听。（）
3.探究能力较强，能够配合组内成员完成探究活动（）。
论述式评价：
带电粒子匀强电场中场中受到的力为 ，在电场中电场力所做的功为 ，在这一过程中列出动能定律方程 。
学习任务二：带电粒子在电场中的偏转
学生活动一：实验探究
实验猜想：带电粒子在电场中做类平抛运动。
实验目的：探究带电粒子在电场中是否做类平抛运动，
如果是做类平抛运动，测加速度，并且学生解释实验方法。
实验思路：学生总结。
实验结论：学生总结。
学生活动二：根据以前所学知识，学生自主完成以下例题：
例：如图，粒子以初速度v0射入电场，求射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y和速度偏转的角度θ。
1、飞行时间：
2、加速度：
3、竖直分速度：
4、竖直分位移：
5、速度偏转角：
学生活动三：学生思考回答，如果偏转电极的放置方式不同，粒子的运动会有何不同呢？
若金属平行板水平放置，电子将在竖直方向发生偏转。
若金属平行板竖直放置，电子将在水平方向发生偏转。
交流式评价：
通过学生对带电粒子在电场中的受力情况，请你谈谈带电粒子在偏转电场中做什么运动？
互评表
在他能做到的地方打√
1.积极参加组内讨论。（）
2.积极主动与他人配合，协同完成学习活动。（）
3.在团队中发挥核心作用（）。
自评表
在你能做到的地方打√
1.能够根据例题已知信息，准确计算出5个未知量。（）
2.能够根据例题已知信息，准确计算出4个未知量。（）
3.能够根据例题已知信息，准确计算出3个未知量。（）
4.能够根据例题已知信息，准确计算出2个未知量。（）
5.根据例题已知信息，准确计算出1个未知量。（）
6.没有计算出来一个结果。（）
交流式评价：
通过学生观察图片，思考回答带电粒子在电场中如何运动。
学习任务三：将加速电场与偏转电场连在一起，并将定量结论结合起来进行进一步的推导。
学生活动一：学生分组讨论，完成带电粒子在电场中的加速和偏转。
如图，如果电子在电场中既加速又偏转会怎样呢？
结合前面两部分的分析，对粒子先在加速电场中做匀加速直线运动，再在偏转电场中做类平抛运动的过程进行思考、分析并作答。
→
→
→若粒子能从极板的右边缘飞出偏转电场，则末速度反向延长线交于水平位移的中点,粒子好像从极板间L/2处沿直线射出一样。
交流式评价：
通过学生分组讨论，谈一谈你对将加速电场与偏转电场连在一起后会电子会怎样运动呢？
互评表
在他能做到的地方打√
1.积极参加组内讨论。（）
2.积极主动与他人配合，协同完成学习活动。（）
3.在团队中发挥核心作用（）。
论述式评价：
1.带电粒子在加速电场下射出电场时的速度为
2.带电粒子在偏转电场下做 运动，射出电场时的偏移距离为 ，射出电场时的速度为 。
学习任务四：示波管的工作原理。
学生活动一：带电粒子在电场中的加速、偏转在生活中有什么应用吗？
学生活动二：学生观看视频，了解示波器是利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。示波器的核心部件是示波管。
→在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
学生了解介绍示波管的结构、原理、用途。
观察图片，思考示波管各部分的工作原理。
交流式评价：
谈一谈你知道带电粒子在电场中的加速、偏转在生活中有什么应用吗？
论述式评价：
根据学生观看示波器视频活动，学生能够绘制示波管的基本组成部分，并准确标注或者说出各部分名称，能够写出一个简短的报告，解释示波管如何利用静电场来控制电子束的运动。
选择式评价：
如果在电极XXˊ之间不加电压，而在YYˊ之间加不变电压，使Y的电势比Yˊ高，电子将打在荧光屏的( )位置。
A.荧光屏中心上方某处。
B.荧光屏中心下方某处。
C.荧光屏中央一条竖直的亮线。
D.荧光屏中心右侧某处。
知识结构或思维图示
任务引入
运动模型
规律表达，思路总结，素养落实
实战演练与测试
总结提升
四个问题均从应用性引入，以力和运动、功和能为主线贯穿其中。
课后作业与测试
“带电粒子在电场中的运动”分层作业
一、C层 ：难度☆
1.知识点填空。阅读课本完成。（带电粒子在电场中的加速）
（1）利用 定律结合匀变速直线运动公式分析，适用于 电场。
（2）利用静电场做功结合动能定律分析，对于匀强电场和非匀强电场都适用，公式有 。
2.（带电粒子在电场中的偏转）
（1）带电粒子在偏转电场中做 运动
（2）运动性质：沿初速度方向 运动，垂直初速度方向，做 运动。
（3）运动规律：t= ，a= ，偏移距离y=12at2= ，速度方向与初速度方向夹角的正切值tanθ= 。
二、B层：难度 ☆☆
（1）快速完成课本48页课后练习与应用第1题和第5题，学有余力可尝试思维扩展题。
（2）完成资源与评价39页本节课导学探究内容，总结方法。
三、A层：难度 ☆☆☆
快速完成常规练习，并进行阅读与思考，尝试完成思维拓展题。
阅读课本47-48页“示波器的原理”、“范德格拉夫静电加速器”。同学思考如何实现带电粒子的多级直线加速并完成课本44页例题1。
根据带电粒子在匀强电场中的运动，同学们思考完成资源与评价专题5带电粒子在交变电场中的运动和专题6带电粒子在重力场中的运动。
注意：根据本节课的阶段性测试结果调整下节课的进度。