10.5 带电粒子在电场中的运动 教学设计

带电粒子在电场中的运动 教学设计
课题 带电粒子在电场中的运动 单元 10 学科 物理 年级 高二
教材分析 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第10章第5节的内容, 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。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。
教学目标 物理观念：通过学习运用静电力、电场强度、静电力做功等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量，强化对带电粒子在电场中运动规律的进一步理解，能综合应用力学和电学知识解决实际问题。科学思维：通过电子在电场中加速、偏转过程的建构，提升分析、推理、建模能力；通过计算电子在加速电场中的末速度及偏转电场中的偏转位移，提升数学计算能力；通过示波器成像原理的分析，培养空间想象能力和逻辑推理能力。科学探究：通过阴极射线管中荧光现象分析,培养观察能力及树立证据意识；通过基于阴极射线管荧光现象及示波器的图像观察，能够初步猜想示波器的结构；通过示波器成像的实际操作，树立证据的意识。科学态度与责任：通过阴极射线管及示波管的学习，体会静电场知识对科学技术的影响，培养学生热爱科学的精神。
重点 电子在加速电场中的运动规律电子在偏转电场中的运动规律示波器原理分析
难点 示波器结构初步猜想示波器的工作原理分析
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 这是一阴极射线管，阴极阳极加高压，大家观察，你们观察到什么现象？为什么会产生绿色荧光呢？银白色的铝片上涂有荧光物质，当阴极射线射到铝片时能够发出荧光，能显示出射线的运动径迹，科学家汤姆孙证实了这种射线是高速运动的电子流；高速电子流与荧光物质相碰能发光，能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化，其实我们生活中很多这样的装置，你能知道哪些呢？展示电视机显像管、示波器、阴极射线管演示仪（演示），他们都需获得速度很大的电子流，结合刚才的实验，思考如何能够使电子获得较大的速度？（阴阳极加了高压，在两极间产生强电场） 观察实验、回答问题并思考老师新提出的问题， 为引入本节课题作铺垫,并引起学生学习的兴趣并思考问题初步形成对示波器结构的认识
任务1：如何使电子加速 一、带电粒子在电场中的加速1.电子的加速问题1：阴阳极示意图，电子在阴极附近，要强使电子向阳极运动，电场的方向朝哪？问题2：若电场是匀强电场，电子将会做什么样的运动？（受力）若把两极间的电场看成匀强电场，两板间的距离为L,两极间的电压为u,电子质量为m、电荷量为q，问题3：求电子到达阳极板时的速度？ 问题4：是否还有其他的思路呢？学生用不同的方法做题，让两人在黑板上展示。问题5：通过刚才的解决问题过程，你有何感受？看来解决加速问题既可以从力的视角，也可能从视角解决问题，你觉得那种方法更好？问题6：若要求电子在电场运动的时间、加速度，怎么办？问题7：其实更多的时候遇到的是非匀强电场，非匀强电场的问题解决思路是什么呢？二、带电粒子在电场中的偏转当电子加速以后沿直线达到达荧光屏的中心处，于是出现一亮点，问题1：如何能使亮点的位置下移一段距离呢？水平方向上运动的铁球，如何让它偏离原来运动的方向？在电子运动的方向上加垂直电子运动方向（竖直方向）的电场，电场力的方向与电子运动方向不共线，就会发生偏转。问题2：展示示意图，要想让电子向下偏转，需要加何方向的电场？问题3：若两极板间的电场是匀强电场，电子将会什么样的运动？（受力）以前是否学过类似的运动？问题4：我们以前怎么解决平抛运动问题呢？偏转电场可看做匀强电场，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。求：电子的偏转位移及偏转角度。问题5：要求偏转位移，需要知道哪些物理量？如何求出加速度？如何求出时间？偏转位移： y= at2 加速度：穿越两极板的时间：；离开电场时的偏移距离：离开电场时的偏转角：问题6：谈谈我们求偏转位移与速度方向的夹角思路？问题7：如何让偏转位移大一些？问题8：若电子由加速电场进入偏转电场，偏转电场中的初速度是否可用加速电压来表示呢？偏转位移的表达式又能怎样表示呢？如何增大偏转位移？问题9：如何求飞离电场时电子的速度？三、示波管的原理示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。问题1：大家觉得它的核心部件应该有哪些？示波管的构造：示波管是一个真空电子管，它由电子枪、横纵向偏转电极和荧光屏组成。问题2：偏转电极 XX′之间和偏转电极 YY′作用是什么？问题3：若只在偏转电极 YY′加恒定的正向电压，Y板的电势为高电势，光点的位置应在哪？问题4：如何能够做到光点的位置应在中心的右侧某点处？问题5：如何能够做到光点的位置应在中心的右上侧某点处？问题6：如何能够做到光点的位置应在中心的左侧某点处？问题7：若只在偏转电极 XX′加逐渐减小的反向电压，再加正向逐渐增大的电压？如果时间特别短，会观察到什么现象？问题8:偏转电极 XX′之间和偏转电极 YY′加周期性变化电压？如果信号电压是周期性的，并且扫描电压与信号电压的周期相同，那么，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像了。 建构电子在匀强电场中的运动模型结合自己的理解、计算总结归纳带电粒子加速的问题的两种思路在教师的引导下分析解答课文上的例题分析电粒子如何在匀强电场中的偏转学生推导离开电场时的偏移距离，离开电场时的偏转角，带电粒子离开电场时速度的大小观察了解示波管的构造和示波管的原理了解常见的几种波形 为分析带电粒子加速的问题做铺垫训练学生的的逻辑思维能力、数学计算能力和归纳能力加深对基本知识的掌握让学生对比较迷茫的问题有个清晰的认识，增强学生的自信心锻炼学生的分析能力规范学生的解题步骤掌握粒子在V0的方向上做匀速直线运动，；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。锻炼学生的推理、分析能力加深学生的理解带电粒子偏转的一些规律巩固已有的理论基础巩固本节的知识
课堂小结 1.带电粒子在电场中的运动一般用动能定理处理2.带电粒子在电场中的偏转方法：运动的分解（类似于平抛运动） 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、带电粒子在电场中的加速qEd= 二、带电粒子在电场中的偏转y=at2 2x=V0t
教学反思 1.评价阴极射线现象时，学生只回答电压越大光越强，光的的颜色形状引导不到位。目的，颜色、形状、强度2.示波器屏上出现点，没有很顺利的调出波形3.猜想示波器结构，和核心部件具有的功能时，学生不能顺利回答，引导评价不到位，学生说出荧光屏，应引导出现亮斑进而说出电子；某同学说出电子枪发射电子时，没按设想，预判不足，电子枪为什么能发出高速电子，和我们刚才讲的射线管加速电子很像。4.在总结加速电场时，问题指向不明，你有什么收获换成解决加速电场问题时，谈谈你解决问题的思路！5.在解决偏转电场问题时，向下偏转，学生说出加竖直向上的电场，应该进一步追问，为什么加这样的电场？电子受到向下的力，而进入该电场时的速度呢？若电场是匀强电场，电场力有何特点？电子将会做怎样的运动？以前是否学过类似的运动？我们解决平抛运动问题的思路，大家还有印象吗？要求出电子出电场时原来运动方向的位移，谁来谈谈方法？6.板书不规范，两次电压应用了相同的符号u7.调试波形图不成功8.引课时间过长，后面示波器的原理深入程度需思考