高中第十章 静电场中的能量5 带电粒子在电场中的运动教案设计

这是一份高中第十章 静电场中的能量5 带电粒子在电场中的运动教案设计，共9页。教案主要包含了带电粒子在电场中的加速，带电粒子在非匀强电场中的运动，示波器成像原理等内容，欢迎下载使用。


课 题
人教版高中物理·必修·第三册
第十章第5节 带电粒子在电场中的运动(第一课时)
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
3.1.5 能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。
教材分析：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。由于力学与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。
学情分析
知识储备：学生已学习了力与运动关系，抛体运动，静电力，电场强度等知识点。已经掌握了研究物体运动规律及处理方法。
能力基础：学生已经具备一定的物理思维、物体推理能力，对带电粒子在电场中运动规律能够分析。
思维能力：通过学习带点粒子在电场运动规律，让学生从物理情景中总结出物理模型。
核心素养
物理观念：.学会定性解决电场中的带电粒子运动的一般方法。
科学思维：进一步加深运动与相互作用观念、能量观念，并应用其解决问。
科学探究：通过学习处理带电粒子在电场中运动的问题,培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。
科学态度与责任：通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。
教学准备
多媒体课件
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：导入新课
活动一：展示学习目标
(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。
( 3)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。
(4）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。
让学生明确学习目标，做到有的放矢；
课后根据目标，学生自我评价得失情况。
活动二：问题导入
电子被加速器加速后轰击重金属靶时，会产生射线，可用于放射治疗。图中展示了一台医用电子直线加速器。
电子在加速器中是受到什么力的作用而加速的呢？
1、PPT展示问题，引导学生进入课题。
2、板书：§13.4电磁波的发现及应用
思考问题并带着问题进入课堂。
1、评价学生是否有对新课题的求知欲望。
环节二：新课教学
活动一： 带电粒子在电场中的加速
一、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子的加速
带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的静电力与运动方向在同一直线上，做加速(或减速)直线运动。
2.分析带电粒子加速的问题的两种思路
（1）利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析。
（2）利用静电力做功结合动能定理来分析。
若粒子的初速度为零，则
得：
若粒子的初速度不为零，则
思考讨论1：有些带电物体，如带电小球、带电液滴、带电尘埃等受力有何特点?
参考答案：除受静电力作用外，还受重力作用，且重力一般不能忽略。
思考讨论2：重力什么时候可以忽略，什么时候不能忽略？
1、引导学生对带电粒子的受力分析和运动分析。
2、让学生自己进行对比两种方法，体会动能定理的优越性。
3、让学生分组讨论思考讨论1和思考讨论2
1、学生对带电粒子的受力分析和运动分析
2、对比两种方法，体会动能定理的优越性。
3、分组讨论思考讨论1和思考讨论2
1、评价学生对带电粒子的受力分析和运动分析情况。
2、评价学生的分组讨论情况，交流能力和表达能力。
活动二：研究非匀强场运动
如图所示，有一个带正电的点电荷形成的电场。一个电荷量为+q质量为m的带电粒子沿电场线方向向右进入该电场，该粒子先后通过A、B两点，且通过A点时的速度为vA。已知A、B两点的电势分别为φA和φB，粒子通过B点的速度vB有多大。
教师讲解
学生总结
评价学生是否能利用能量的观念解决物理问题
环节三：例题讲解
例题1：如图甲所示，某装置由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列，其中心轴线在同一直线上，圆筒的长度依照一定的规律依次增加。序号为奇数的圆筒和交变电源的一个极相连，序号为偶数的圆筒和该电源的另一个极相连。
交变电源两极间电势差的变化规律如图乙所示。在 t ＝ 0 时，奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值，此时位于和偶数圆筒相连的金属圆板（序号为 0）中央的一个电子，在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速，沿中心轴线冲进圆筒1。
为使电子运动到圆筒与圆筒之间各个间隙中都能恰好使静电力的方向跟运动方向相同而不断加速，圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若已知电子的质量为m、电子电荷量为e、电压的绝对值为u，周期为T，电子通过圆筒间隙的时间可以忽略不计。则金属圆筒的长度和它的序号之间有什么定量关系？第n个金属圆筒的长度应该是多少？
甲
乙
为使电子在所有相邻圆筒的间隙中都能受到向右的静电力，电子所到达间隙处的电场强度都必须向左。在同一间隙中，电场强度的方向是周期性变化的，每半个周期，电场强度的方向左右变化一次。如果电子匀速穿过每个圆筒运动的时间恰好等于交变电压的周期的一半，它就能踏准节奏，每到达一个间隙，恰好是该间隙的电场强度变为向左的时刻。
由于电子通过每一个间隙所增加的动能都等于 eu，由此可知电子在各个圆筒内的动能和速度，而各个圆筒的长度应该等于电子在该圆筒中的速度大小与交变电压的半个周期的乘积。
解 设电子进入第 n 个圆筒后的速度为 v，根据动能定理有
第 n 个圆筒的长度为：
圆筒长度跟圆筒序号的平方根 成正比，第 n 个圆筒的长度是
1、多媒体展示例题。
2、让学生讨论后分小组发言。
3、教师评价同学的回答和讲解例题。
学生分组讨论发言。
1、评价学生完成的例题情况。
2、评价学生听老师讲解例题的情况。
3、评价学生自主学习能力和语言表达能力。
环节四：课堂小结
学到了什么？
1、引导学生小结，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
小组讨论，发言总结本节课得失
1、评价学生的讨论情况和发言情况。2、评价学生对本节课的掌握情况
环节五：作业设计
教材 练习与应用
第1、3题
指导学生完成练习并检查完成情况。
按要求完成练习。
评价学生能否口头回答相关问题。
环节六：主板书设计
§10.5带电粒子在电场中的运动
一、带电粒子在电场中的加速运动

二、带电粒子在非匀强电场中的运动

教学反思
课 题
人教版高中物理·必修·第三册
第十章第5节带电粒子在电场中的运动(第二课时)
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
3.1.5 能分析带电粒子在电场中的运动情况，能解释相关的物理现象。
教材分析：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像能力。
学情分析
知识储备：学生已经学习过电场相关知识，通过类比分析学生能够很好得出带电粒子在电场中的偏转规律。
能力基础：学生已经具备了一定的物理基础和物理思维能力，能够独立分析物理问题。
思维能力：本节课的复习要重点提炼和培养学生在本章学习中经历的建立模型思维能力、类比法解决问题思维能力。
核心素养
物理观念：.学会定性解决电场中的带电粒子运动的一般方法。
科学思维：进一步加深运动与相互作用观念、能量观念，并应用其解决问。
科学探究：通过学习处理带电粒子在电场中运动的问题,培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。
科学态度与责任：通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。
教学准备
多媒体课件
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：导入新课
活动一：复习导入
复习第一课时的内容
提问：带电粒子在电场中的加速运动可以用哪些方法求解？
回忆上节课内容，回答问题
1、评价学生是否能正确回答。
环节二：新课教学
活动一：定性讨论解决粒子偏转问题方法
有一个带电粒子以水平方向的初速度进入一个竖直方向的匀强电场区域，在离开电场区域时与刚进入时相比较，这个粒子有哪些变化呢？
让我们通过实验来模拟一下带电粒子在电场中的这种运动吧。先看一下实验装置图。
这是高压静电发生器，用它来产生高电压；
这是一对加速极板，用于使粒子加速；
这是一对偏转极板，用于使粒子偏转；
用铝箔包裹泡沫小球模拟粒子。
1、引导学生判断这个粒子的运动方向是否改变，运动速度是否改变。
2、播放实验视频。
1、分析情景中粒子的运动方向是否改变，运动速度是否改变。回答问题
2、观察实验现象，总结实验
1、评价学生能否根据前面所学知识，将复杂的曲线运动转化为两个简单的直线运动来分析。
2、评价学生观察实验和总结实验的情况
活动二：定量分析粒子偏转过程规律
1.带电粒子的偏转
带电粒子的电荷量为q、质量为m，以初速度V垂直电场线射人两极板间的匀强电场。板长为L、板间距为d，两极板间的电势差为U。
（1）粒子在V0的方向上做匀速直线运动 x=V0t；穿越两极板的时间为；粒子在垂直于V0的方向上做初速度为零的匀加速直线运动 y= at2 :加速度为
（2）离开电场时的偏移距离
（3）离开电场时的偏转角
（4）带电粒子离开电场时速度的大小
Vx=V0
1、展示课件
2、让学生小组讨论探究：
（1）粒子在V0的方向上和垂直于V0的方向上分别做什么运动？初速度是多大，加速度是多大？
（2）离开电场时的偏移距离？
（3）离开电场时的偏转角？
（4）带电粒子离开电场时速度的大小？
分组讨论，合作探究，展示成果。
1、评价学生的小组讨论情况
2、评价学生的回答展示情况
3、评价学生能否通过类比方法得出带电粒子的偏转规律和研究方法。
活动三：探究示波管成像原理
拓展学习，让学有余力的学生自学
学有余力的学生自学
环节三：例题讲解
如图，两相同极板 A 与 B 的长度 l 为 6.0 cm，相距 d 为 2 cm，极板间的电压 U 为 200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度 v0 为3.0×107 m/s。把两板间的电场看作匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离 y 和偏转的角度 θ。
1、多媒体展示例题。
2、让学生讨论后分小组发言。
3、教师评价同学的回答和讲解例题。
学生分组讨论发言。
1、评价学生完成的例题情况。
2、评价学生听老师讲解例题的情况。
3、评价学生自主学习能力和语言表达能力。
环节四：课堂小结
学到了什么？
1、引导学生小结，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
小组讨论，发言总结本节课得失
1、评价学生的讨论情况和发言情况。2、评价学生对本节课的掌握情况
环节五：作业设计
教材 练习与应用
第1、2、5题
指导学生完成练习，批改练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
环节六：主板书设计
§10.5带电粒子在电场中的运动
一、定性讨论解决粒子偏转问题方法
二、定量分析粒子偏转过程规律
三、示波器成像原理
教学反思