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1、第十章 第 5 节带电粒子在电场中运动教学设计课题名称：人教版高中物理必修三第十章静电场中的能量第五节带电粒子在电场中的运动教学内容分析带电粒子在电场中运动一节由带电粒子在电场中加速、带电粒子在电场中偏转、示波管原理三局部组成，是电场局部最终一节，表达“应用性”和“综合性”。单级直线，教材在第三节以例题的形式， 重点突出运动和相互作用观念，思考与争论引领学生用能量观念思考问题，体会其优点。多级直线加速 器更符合应用实际，周期性是难点，如何理解步调全都需要生活中一些例子，例如大跳绳，假设学生理解还有困难，在后期学习盘旋，对同步条件会有更深刻的理解。带电粒子在电场中的偏转，表达电场对粒子的掌握，是
2、力和运动的进一步加深。示波管的原理，是双偏转的合成，凸显运动的独立性。本节一条素养主线是物理观念中的运动和相互作用观念、能量观念，力和运动，功和能又是处理带电粒子在电场中运动的根本思路。学生状况分析学生在必修一二，不断在利用力和运动观点、功和能观点解决问题，本节是电场最终一节，第九章重点学习了电场力的性质，本章重点学习了电场能的性质，有这些内容的铺垫，在本节学生会有一个小的升华，更加深刻体会电学问题需要用力学方法来处理。受力分析、运动推断、规律表达、结果论证，这是分析力学综合问题的一般思路，学生往往缺少前两个环节，直指第三步骤，规律表达，学生又不擅长优先考虑功能观点，这些都说明，学生在物理观念
3、素养的缺失，在以后教学还需不断渗透。教学目标与重难点分析教学目标：1 会从力和运动角度、功和能角度分析带电粒子在电场中的加速、偏转，落实相互作用和运动观念以及能量观念。2. 会推导带电粒子在电场中偏转的侧位移、射出速度的大小及方向速度偏向角，并能对结果进展分析争论3. 能从理论上把加速和偏转进展组合，会利用合成法、描点作图法绘制图像4. 教学重、难点：带电粒子在电场中的加速、偏转，示波管原理1教学流程三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。问题运动引入模型规律表达，思路总结，素养落实学以致用，总结实战演练提升教学过程教学教师活动学生活动设计意图环节引入： 问题引入：为什么要争
4、论。带电粒子在电场中倾听体会应用性，激发学习热忱的加在原子物理、核物理领域，带电粒子被加速成速高能粒子，轰击原子、原子核，帮助人类生疏物质微观构造。在医学领域，带电粒子被加速，轰击金属靶，产生射线，用于放射治疗。学习任务一：利用前面所学内容，设计一个加通过沟通展现进一步加强力和理论速器模型先独立设计运动、功和能是处理问题的两分析：1、自己设定物理量，并依据自己设定的物理个思路。通过比较找到能量观带电粒子量求解速度？2、依据速度表达式，说一说提高速度的措施有哪些？3、相互沟通，归纳解再相互沟通点的优势。找到影响速度的决定因素2在电决加速问题的思路，比较优缺点最终展现场中的加速总结解题思路：进一步
5、体会能量观点的优势倾听训练 应用： 带电 粒子 在电出例如题 1思考并答复以下问题进一步加强影响提高速度的因素场中的加假设板间距离 1mm，当电压到达31.35kv，空气被击穿，提高电压是提高速度的有效措施，但 单级直线加速速存在击穿电压以及安全性，电压不能过高，速 器的弊端，找到度不能到达要求。如何解决？解决方案3质疑，改进，创学习任务二：多级直线原理思考，答复问题。重点是同步条件的理解，可以举一些生活实例。大跳绳，流水线，都需要掌握节奏。例 2：假设电子的质量为m，电荷量为-e，交变 独立思考，解答 在原例题的根底上，设问上铺电源的电压为U，周期为 T，两圆筒间隙的电 题目场可视为匀强电场
6、，圆筒内场强均为0。不计电子的重力和相对论效应。不考虑电子通过圆筒间缝隙的时间。（1） 分析电子从圆板 0 动身到离开圆筒 2 这个过程的运动；1（2） 求电子进入圆筒 1 时的速度v ，并计算第 1 个圆筒的长度L1 ；n（3） 求电子进入圆筒n 时的速度v ，并计算第 n 个圆筒的长度 Ln。垫一问，搭台阶，同时让学生体会归纳的思想方法。引入：问题引入：争论带电粒子在电场中偏转有什么体会应用性，激发学习热忱带电用？粒子在电场中倾听的偏转41897 年 4 月 30 日，汤姆孙宣布觉察电子，并与 1906 年获得诺贝尔奖。理论情景：设极板长度为l，间距为d，电势差为思考问题，类比 学生通过类
7、比的物理思想自己分析： U；粒子质量为 m，电荷量为+q，初速度为 v， 平抛，尝试填空 尝试得出偏转的规律带电粒子在电场中与极板平行与电场垂直；无视重力与阻力的偏猜测：速度偏向角和侧位移和哪些因素有关转学习任务三：带电粒子垂直进入匀强电场的运先是定性猜测，通过定量计算， 验证猜测动规律依据结果验证自己猜测当堂例 3：质子质量为m、电量为e和二价氦 独立思考，作答 对物理结果的分析是理论到应训练： 离子质量为4m、电量为 2e以一样的初速 题目带电度垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它粒子们的偏转角正切之比为，侧移之比5用的重要依据，通过例题 3 和变式，让学生体会影响侧位移和速度偏向角在电
8、为。场中变式：质子质量为m、电量为e和二价氦的偏离子质量为4m、电量为 2e以一样的初动转能垂直射入同一偏转电场中，离开电场后，它们的偏转角正切之比为，侧移之比为。求解粒子射出电场的速度v”并证明速度 v”的独立思考，作答平抛运动的推论类比。求速度反向延长线是水平位题目两个角度，力和运动、功和能，移 l 的中点连续贯穿主线。落实推理论证素养。例 4：氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分独立思考，作答上一内容应用别为(_11)H、 (_12)H 、 (_13)H质量分题目别为 m、2m、3m ,电量均为e。它们以一样的初动能垂直进入同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是A氕核 B氘核 C氚核 D
9、一样大拓展拓展一：加速电场和偏转电场的组合独立思考，作答将电场加速和偏转进展组合，训练：例 5：如下图，电子在电势差为U1 的电场题目对上述内容进一步深化，为后带电中加速后，垂直进入电势差为 U2 的偏转电场，期示波管原理做铺垫。粒子在满足电子能射出的条件下，以下四种状况在电中，肯定能使电子的偏转角 变大的是场中的偏AU1 变大、U2 变大BU1 变小、U2 变大CU1 变大、 U2 变小 D. U1 变小、U2 变小转例 6：多项选择如图，质子质量为 m、电量为 e和二价氦离子质量为 4m、电量为2e 的混合体，经同一加速电场加速后垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们6A侧
10、移一样B偏转角一样 C到达屏上同一点 D到达屏上不同点拓展二：设荧光屏到偏转电场的距离为 L，粒子出电场后做什么运动？设粒子打在屏上的 位置到屏中心距离为Y，请用 y、L、 表示Y。独立思考，沟通争论将类平抛运动和匀速直线运动组合，连续为示波管原理做铺垫。思考与争论，学生能够看到亮点，能够测量Y，通过Y 反推电压，这就是示波管检测信号的思路。思考与争论：通过观看屏上亮点的位置，并测量Y 的值，说一说有什么实际意义问题问题引入：示波管是干什么用的体会应用性，激发学习热忱引入： 示波 管原理倾听7示波器：用来观看电信号随时间变化的电子仪器。其核心局部是示波管构造：观看，思考上节课通过组合电场，组合
11、运示波动，装在盒子里就是示波管，管原在原来根底上加上横向偏转电理示波管的构造压即可。理论示波管的原理快速回忆学问，把理论上升到实践，首先就要分析：加速电压 U1、极板长l、YY偏转电极的通过分析结果对理论的结果进展分析示波电压 U2 、板间距 d、板端到荧光屏的距离L。得出结论管原求：电子射出偏转电场时的偏向角正切值理tan 及打到屏上电子的偏移量y。要求：快速回忆上节课内容，头脑中再现思维挑战：电子不断的从电子枪放射出来，假设U2 随时间变化，对 和 y会有怎样的影响？大胆尝试：画出亮点形成的图形粒子速度极大，穿越时间极短，可认为穿越期间U 不变描点作图依据上述结果，画出特别位置的点迹，连线
12、做出图形。合成是难点，通过心电图，沙摆等例子进展解释。或是利用可伸缩衣架解释。8教学反思与评价 本节课重在应用性、综合性，在教学中主要的教学策略：1. 三个实例引入，激发学生的兴趣实例引入，表达本节课的价值，也就是讲这些有什么用。但对撞机离我们生活较远，用身边形象的例子打比方，例如要知道核桃内部构造，我们需要把它敲开。电子觉察是原子物理开端，汤姆孙就是利 用电磁偏转测得电子电性以及比荷。怎样知道一个未知信号的特征，学生在影视当中并不生疏。这些例 子都能很好的把学生拉近课堂。2. 给学生搭台阶，让学生思维连贯9课本直接给多级直线，我们搭建一个单级直线；课本直接求第n 个筒长，我哦搭建求第 1 个
13、、其次个，递推规律；示波管原理，我们通过搭建电场组合，运动组合，描点作图，体会电场对粒子的掌握。3. 一条主线贯穿始终，落实物理核心素养本节课重点落实运动与相互作用观念，能量观念。从加速到偏转，总是利用两种观念来分析解决问题，运动由直线到曲线，由分解回到合成，能量观点适用范围更广，更有优势。4. 留意对学生理论联系实际的培育理论联系实际，什么是理论？对物理结果的分析就是很好的理论分析，例如加速，速度和什么因素有关？和什么因素无关？如何提高速度？又例如侧位移，侧位移的大小及方向由哪些因素打算？而侧位 移作为结果，我们通过结果如何反推影响它的缘由，这就是用可视化的物理量去测量不行视的物理量，示波管用来测量信号就是这样的原理。10