資源簡介

帶電粒子在電場中的運動 教學設計
課題 帶電粒子在電場中的運動 單元 10 學科 物理 年級 高二
教材分析 本節課所采用的教材是人教版高中物理必修3第10章第5節的內容, 本節內容由“帶電粒子的加速”“帶電粒子的偏轉”“示波管的原理”三部分組成。教學內容的梯度十分明顯，這樣的安排也符合學生的認知規律。由于力學與電學的綜合程度逐漸提高，學生學習出現一些困難也是正常現象。教師應該幫助學生鋪設合理的臺階，逐步提高他們的綜合分析能力。教科書是通過例題的形式來研究帶電粒子的加速和偏轉問題的。這樣的處理可以防止出現 “加速度公式，位移公式、速度公式、偏轉角公式”等，因為記憶這些公式不僅加重學生負擔，更嚴重的是會淡化學生研究問題時的物理意識。示波管原理部分不僅對力學、電學知識的綜合能力有較高的要求，而且要求有一定的空間想像能力。
教學目標 物理觀念：通過學習運用靜電力、電場強度、靜電力做功等概念研究帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度和位移等物理量，強化對帶電粒子在電場中運動規律的進一步理解，能綜合應用力學和電學知識解決實際問題。科學思維：通過電子在電場中加速、偏轉過程的建構，提升分析、推理、建模能力；通過計算電子在加速電場中的末速度及偏轉電場中的偏轉位移，提升數學計算能力；通過示波器成像原理的分析，培養空間想象能力和邏輯推理能力。科學探究：通過陰極射線管中熒光現象分析,培養觀察能力及樹立證據意識；通過基于陰極射線管熒光現象及示波器的圖像觀察，能夠初步猜想示波器的結構；通過示波器成像的實際操作，樹立證據的意識。科學態度與責任：通過陰極射線管及示波管的學習，體會靜電場知識對科學技術的影響，培養學生熱愛科學的精神。
重點 電子在加速電場中的運動規律電子在偏轉電場中的運動規律示波器原理分析
難點 示波器結構初步猜想示波器的工作原理分析
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 這是一陰極射線管，陰極陽極加高壓，大家觀察，你們觀察到什么現象？為什么會產生綠色熒光呢？銀白色的鋁片上涂有熒光物質，當陰極射線射到鋁片時能夠發出熒光，能顯示出射線的運動徑跡，科學家湯姆孫證實了這種射線是高速運動的電子流；高速電子流與熒光物質相碰能發光，能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現象的變化，其實我們生活中很多這樣的裝置，你能知道哪些呢？展示電視機顯像管、示波器、陰極射線管演示儀（演示），他們都需獲得速度很大的電子流，結合剛才的實驗，思考如何能夠使電子獲得較大的速度？（陰陽極加了高壓，在兩極間產生強電場） 觀察實驗、回答問題并思考老師新提出的問題， 為引入本節課題作鋪墊,并引起學生學習的興趣并思考問題初步形成對示波器結構的認識
任務1：如何使電子加速 一、帶電粒子在電場中的加速1.電子的加速問題1：陰陽極示意圖，電子在陰極附近，要強使電子向陽極運動，電場的方向朝哪？問題2：若電場是勻強電場，電子將會做什么樣的運動？（受力）若把兩極間的電場看成勻強電場，兩板間的距離為L,兩極間的電壓為u,電子質量為m、電荷量為q，問題3：求電子到達陽極板時的速度？ 問題4：是否還有其他的思路呢？學生用不同的方法做題，讓兩人在黑板上展示。問題5：通過剛才的解決問題過程，你有何感受？看來解決加速問題既可以從力的視角，也可能從視角解決問題，你覺得那種方法更好？問題6：若要求電子在電場運動的時間、加速度，怎么辦？問題7：其實更多的時候遇到的是非勻強電場，非勻強電場的問題解決思路是什么呢？二、帶電粒子在電場中的偏轉當電子加速以后沿直線達到達熒光屏的中心處，于是出現一亮點，問題1：如何能使亮點的位置下移一段距離呢？水平方向上運動的鐵球，如何讓它偏離原來運動的方向？在電子運動的方向上加垂直電子運動方向（豎直方向）的電場，電場力的方向與電子運動方向不共線，就會發生偏轉。問題2：展示示意圖，要想讓電子向下偏轉，需要加何方向的電場？問題3：若兩極板間的電場是勻強電場，電子將會什么樣的運動？（受力）以前是否學過類似的運動？問題4：我們以前怎么解決平拋運動問題呢？偏轉電場可看做勻強電場，帶電粒子的電荷量為q、質量為m，以初速度V，垂直電場線射人兩極板間的勻強電場。板長為L、板間距為d，兩極板間的電勢差為U。求：電子的偏轉位移及偏轉角度。問題5：要求偏轉位移，需要知道哪些物理量？如何求出加速度？如何求出時間？偏轉位移： y= at2 加速度：穿越兩極板的時間：；離開電場時的偏移距離：離開電場時的偏轉角：問題6：談談我們求偏轉位移與速度方向的夾角思路？問題7：如何讓偏轉位移大一些？問題8：若電子由加速電場進入偏轉電場，偏轉電場中的初速度是否可用加速電壓來表示呢？偏轉位移的表達式又能怎樣表示呢？如何增大偏轉位移？問題9：如何求飛離電場時電子的速度？三、示波管的原理示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現象的變化過程。問題1：大家覺得它的核心部件應該有哪些？示波管的構造：示波管是一個真空電子管，它由電子槍、橫縱向偏轉電極和熒光屏組成。問題2：偏轉電極 XX′之間和偏轉電極 YY′作用是什么？問題3：若只在偏轉電極 YY′加恒定的正向電壓，Y板的電勢為高電勢，光點的位置應在哪？問題4：如何能夠做到光點的位置應在中心的右側某點處？問題5：如何能夠做到光點的位置應在中心的右上側某點處？問題6：如何能夠做到光點的位置應在中心的左側某點處？問題7：若只在偏轉電極 XX′加逐漸減小的反向電壓，再加正向逐漸增大的電壓？如果時間特別短，會觀察到什么現象？問題8:偏轉電極 XX′之間和偏轉電極 YY′加周期性變化電壓？如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，那么，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內隨時間變化的穩定圖像了。 建構電子在勻強電場中的運動模型結合自己的理解、計算總結歸納帶電粒子加速的問題的兩種思路在教師的引導下分析解答課文上的例題分析電粒子如何在勻強電場中的偏轉學生推導離開電場時的偏移距離，離開電場時的偏轉角，帶電粒子離開電場時速度的大小觀察了解示波管的構造和示波管的原理了解常見的幾種波形 為分析帶電粒子加速的問題做鋪墊訓練學生的的邏輯思維能力、數學計算能力和歸納能力加深對基本知識的掌握讓學生對比較迷茫的問題有個清晰的認識，增強學生的自信心鍛煉學生的分析能力規范學生的解題步驟掌握粒子在V0的方向上做勻速直線運動，；粒子在垂直于V0的方向上做初速度為零的勻加速直線運動。鍛煉學生的推理、分析能力加深學生的理解帶電粒子偏轉的一些規律鞏固已有的理論基礎鞏固本節的知識
課堂小結 1.帶電粒子在電場中的運動一般用動能定理處理2.帶電粒子在電場中的偏轉方法：運動的分解（類似于平拋運動） 梳理自己本節所學知識進行交流 根據學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。
板書 一、帶電粒子在電場中的加速qEd= 二、帶電粒子在電場中的偏轉y=at2 2x=V0t
教學反思 1.評價陰極射線現象時，學生只回答電壓越大光越強，光的的顏色形狀引導不到位。目的，顏色、形狀、強度2.示波器屏上出現點，沒有很順利的調出波形3.猜想示波器結構，和核心部件具有的功能時，學生不能順利回答，引導評價不到位，學生說出熒光屏，應引導出現亮斑進而說出電子；某同學說出電子槍發射電子時，沒按設想，預判不足，電子槍為什么能發出高速電子，和我們剛才講的射線管加速電子很像。4.在總結加速電場時，問題指向不明，你有什么收獲換成解決加速電場問題時，談談你解決問題的思路！5.在解決偏轉電場問題時，向下偏轉，學生說出加豎直向上的電場，應該進一步追問，為什么加這樣的電場？電子受到向下的力，而進入該電場時的速度呢？若電場是勻強電場，電場力有何特點？電子將會做怎樣的運動？以前是否學過類似的運動？我們解決平拋運動問題的思路，大家還有印象嗎？要求出電子出電場時原來運動方向的位移，誰來談談方法？6.板書不規范，兩次電壓應用了相同的符號u7.調試波形圖不成功8.引課時間過長，后面示波器的原理深入程度需思考

展開更多......

收起↑