高中物理-帶電粒子在電場中的運動教學設計學情分析教材分析課后反思

第一章第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動一、教材分析

（一）

教材的地位

電場是電學的基本知識，是學好電磁學的關(guān)鍵。本節(jié)是本章知識的重要應用之一，是力學知識和電學知識的綜合。在教學大綱和考試說明中都把本節(jié)知識列為理解并掌握的內(nèi)容。通過對本節(jié)知識的學習，學生能夠把電場知識和牛頓定律、動能定理、運動的合成與分解等力學知識有機地結(jié)合起來，加深對力、電知識的理解，有利于培養(yǎng)學生用物理規(guī)律解決實際問題的能力，同時也為以后學習帶電粒子在磁場中的運動打下基礎。

（二）教材的安排與編者意圖

這節(jié)教材先從能量角度入手研究了帶電粒子在電場中的加速，然后，又從分析粒子受力情況入手，類比重力場中的平拋運動，研究了帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)問題。一方面是加深對前面所學知識的理解，另一方面是借助分析帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)，使學生進一步掌握運動和力的關(guān)系，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。二、教學目標1．了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。2．重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動(類平拋運動)。3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。4．滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計粒子重力。5．培養(yǎng)綜合分析問題的能力，體會物理知識的實際應用。三、教學重點、難點帶電粒子在電場中的運動是電場知識的重要應用，注重分析判斷帶電粒子在電場力作用下的運動情況，掌握運用力的觀點和能的觀點求解帶電粒子運動的思路和方法．四、教學方法：啟發(fā)式教學，計算機輔助教學五、教具：多媒體投影儀，計算機，自制教學課件六、教學過程：（一）大屏幕（課題展示）介紹帶電粒子：一般把重力可忽略不計的微觀粒子稱為帶電粒子，如質(zhì)子、電子、原子核、離子等。（二）引入新課：通過前幾節(jié)課的學習，我們知道，帶電粒子在電場中要受到電場力的作用,產(chǎn)生加速度,速度的大小和方向都會發(fā)生變化.在現(xiàn)代科學實驗和技術(shù)設備中,常常根據(jù)這個道理,利用電場來改變或控制帶電粒子的運動.例如（大屏幕展示圖片——激發(fā)興趣）。北京正負電子對撞機是利用電場加速的實例，以及我們以后實驗要用的示波器又是電子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的實例。討論兩種基本方式一帶電粒子的加速二帶電粒子的偏轉(zhuǎn)（三）進行新課一、帶電粒子的重力1、基本粒子：電子、質(zhì)子、α粒子、正負離子等。這些粒子所受重力遠小于電場力，除非有明確說明或暗示外，一般都忽略重力（但并不能忽略質(zhì)量）2、帶電微粒：帶電小球、液滴、塵埃等。除有明確說明可以忽略外，一般都要考慮重力二、帶電粒子的加速勻強電場中的加速問題例1：如圖所示,在加上電壓并處于真空的金屬板附近有一帶正電粒子q，初速度為零,討論以下幾個問題:在電場力作用下向哪里運動？做什么運動?兩板間電勢差為U，板間距為d，你能求得q到達負極板時的速度v嗎？+++——+++——————+q（1）運用運動學和動力學方法求解，因電場力為恒力，a=F/m=Uq/dm、v2-0=2ad，可求出v=（2）運用能量觀點求解，qU=mv2/2，可求出v=（請同學比較在題設條件下哪種方法更簡便————比較兩種方法優(yōu)缺點）。提出問題：解決帶電粒子在非勻強電場中的加速問題是否也可以用這兩種方法呢？學生討論回答得出結(jié)論——非勻強電場中的加速問題qU=△Ek同樣適用。隨堂練習1、下列粒子由靜止經(jīng)加速電壓為U的電場加速后，哪種粒子動能最大（）哪種粒子速度最大（）A、質(zhì)子B、電子C、氘核D、氦核隨堂練習2.如圖所示，M、N是在真空中豎直放置的兩塊平行金屬板，質(zhì)量為m、電量為+q的帶電粒子，以極小的初速度由小孔進入電場，當M、N間電壓為U時，粒子到達N板的速度為v，如果要使這個帶電粒子到達N板的速度為2v，則下述方法能滿足要求的是（）A、使M、N間電壓增加為2UB、使M、N間電壓增加為4UC、使M、N間電壓不變，距離減半D、使M、N間電壓不變，距離加倍三、帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)例2：一個以速度Vo，質(zhì)量為m的帶正電粒子q垂直射入一個電壓為U，板長為L，間距為d的平行板電容器，當它射出這個電容器時，求：帶電粒子射出電場時豎直偏離的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度φ？vvyq+—vφV0V0y讓學生討論下述幾個問題：1.+q受力情況如何？運動性質(zhì)如何？2.它的運動與力學中的那種運動相似？3.用什么方法研究+q運動規(guī)律,從而求出它射出電場時在豎直方向偏移原來運動方向的距離y及偏轉(zhuǎn)角度φ？這種帶電粒子的勻變速曲線運動，可以用能量觀點研究，也可以用運動分解與合成觀點研究，要求y和φ，按本題條件，我們用后一種觀點進行研究?！痉治觥克剑簞蛩龠\動豎直：初速度為零，加速度a=qU/md，勻加速直線運動【求解】利用平拋知識可求出通過本題分析得出:（1）合運動和分運動具有等時性；（2）合運動和分運動具有獨立性。即互不干涉、獨立進行。（3）培養(yǎng)學生解決問題的思路和方法。隨堂練習3、質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以初速度v從中線垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，剛好離開電場，它在離開電場后偏轉(zhuǎn)角正切為0.5，則下列說法中正確的是（）A、如果偏轉(zhuǎn)電場的電壓為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25B、如果帶電粒子的比荷為原來的一半，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25C、如果帶電粒子的初速度為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25D、如果帶電粒子的初動能為原來的2倍，則粒子離開電場后的偏轉(zhuǎn)角正切為0.25隨堂練習4.質(zhì)子(質(zhì)量為m、電量為e)和二價氦離子(質(zhì)量為4m、電量為2e)以相同的初動能垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中，離開電場后，它們的偏轉(zhuǎn)角正切之比為，側(cè)移之比為。四、示波管1、示波器：用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。其核心部分是示波管2、示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。3、原理：利用了帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，靈敏、直觀地顯示出電信號隨時間變化的圖線。（四）課堂小結(jié)１．帶電粒子在勻強電場中的運動：加速和偏轉(zhuǎn)。２．處理方法：運動學觀點或能的觀點。本節(jié)內(nèi)容是關(guān)于帶電粒子在勻強電場中的運動情況，是電學和力學知識的綜合，帶電粒子在電場中的運動，常見的有加速、減速、偏轉(zhuǎn)、圓運動等等，規(guī)律跟力學是相同的，只是在分析物體受力時，注意分析電場力。（五）板書設計一、帶電粒子的重力二、帶電粒子的加速三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)四、示波管（六）課下作業(yè)完成課本39頁練習（1）、（3）、（4）、（5）題。學情分析根據(jù)前面章節(jié)的學習經(jīng)驗和生活經(jīng)驗學生，已具備了一定電場的基礎知識：對帶電粒子在電場中運動的問題具備了基本的分析能力，但是綜合運用電學和力學知識分析問題還有一定難度。帶電粒子在場中的運動（重力場、電場、磁場）問題，由于涉及的知識點眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點內(nèi)容，這里需要將幾個基本的運動，即直線運動中的加速、減速、往返運動，曲線運動中的平拋運動、圓周運動、勻速圓周運動進行綜合鞏固和加深，同時需要將力學基本定律，即牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律等進行綜合運用。效果分析本堂課是學完整個第一章靜電場的基礎知識，學生具備了解決電場基本問題的能力，本節(jié)主要培養(yǎng)學生綜合應用電場知識解決實際問題的能力。從整堂課看，有些學生基礎的內(nèi)容忘的比較多，但是通過課件的指引、老師的提示、同學之間的互助交流等形式，大部分學生能回憶起相關(guān)基礎知識，并能夠運用這些知識來解題。速率的影響因素和圖形題難度比較大，是這塊知識的一大難點，所以這個地方設置讓小組交流、討論，從大部分同學的表現(xiàn)來看，基本上都掌握了，不過課下仍需鞏固練習。從課后做的檢測練習來看，本節(jié)課的知識總體掌握不錯。教材分析本專題是是歷年高考的重點內(nèi)容。本專題綜合性強，理論分析要求高，帶電粒子的加速是電場的能的性質(zhì)的應用；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則側(cè)重于電場的力的性質(zhì)，通過類比恒力作用下的曲線運動（平拋運動），理論上探究帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。此外專題既包含了電場的基本性質(zhì)，又要運用直線和曲線運動的規(guī)律，還涉及到能量的轉(zhuǎn)化和守恒，有關(guān)類比和建模等科學方法的應用也比較典型。探究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，只要做好引導，學生自己是能夠完成的，而且可以提高學生綜合分析問題的能力。這部分內(nèi)容比較抽象，有些反應的深層本質(zhì)學生是接觸不到的，只能憑抽象的思維進行想象、推理，學習的難度較大。但是通過有效的引導，可以使學生在思考和實驗探究中進行有效地學習，達到復習、鞏固和加深理解靜電場有關(guān)知識的目的評測練習1、若帶正電荷的小球只受到電場力作用，則它在任意一段時間內(nèi)（）A、一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運動B、一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運動C、不一定沿電場線運動，但一定由高電勢處向低電勢處運動D、不一定沿電場線運動，也不一定由高電勢處向低電勢處運動2、如圖所示，長為L、傾角為θ的光滑絕緣斜面處于電場中，一帶電量為+q、質(zhì)量為m的小球，以初速度v0從斜面底端A點開始沿斜面上滑，當?shù)竭_斜面頂端B點時，速度仍為v0，則（）A、A、B兩點間的電壓一定等于mgLsinθ/qB、小球在B點的電勢能一定大于在A點的電勢能C、若電場是勻強電場，則該電場的電場強度的最大值一定為mg/qD、如果該電場由斜面中點正上方某處的點電荷產(chǎn)生，則該點電荷必為負電荷3、如圖所示，兩塊長均為L的平行金屬板M、N與水平面成α角放置在同一豎直平面，充電后板間有勻強電場。一個質(zhì)量為m、帶電量為q的液滴沿垂直于電場線方向射人電場，并沿虛線通過電場。下列判斷中正確的是()。A、電場強度的大小E＝mgcosα/qB、電場強度的大小E＝mgtgα/qC、液滴離開電場時的動能增量為-mgLtgαD、液滴離開電場時的動能增量為-mgLsinα4、（01上海）A、B兩點各放有電量為+Q和+2Q的點電荷，A、B、C、D四點在同一直線上，且AC=CD=DB。將一正電荷從C點沿直線移到D點，則（）A、電場力一直做正功B、電場力先做正功再做負功C、電場力一直做負功D、電場力先做負功再做正功5、如圖所示，A、B為水平放置的平行金屬板，兩板相距，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點，自A板上方相距為的P點靜止開始自由下落，P、M、N在同一豎直線上，空氣阻力不計，質(zhì)點到達N孔時速度恰好為零，然后沿原路徑返回，若保持兩板間電壓不變，則（）A、把A極向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回B、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C、把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回D、把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落6、如圖所示，質(zhì)量為m、電量為q的帶電微粒，以初速度V0從A點豎直向上射入水平方向、電場強度為E的勻強電場中。當微粒經(jīng)過B點時速率為VB＝2V0，而方向與E同向。下列判斷中正確的是()A、A、B兩點間電勢差為2mV02/qB、A、B兩點間的高度差為V02/2gC、微粒在B點的電勢能大于在A點的電勢能D、從A到B微粒作勻變速運動7、一平行板電容器中存在勻強電場，電場沿豎直方向。兩個比荷（即粒子的電荷量與質(zhì)量之比）不同的帶正電的粒子a和b，從電容器的P點（如圖）以相同的水平速度射入兩平行板之間。測得a和b與電容器極板的撞擊點到入射點之間的水平距離之比為1:2。若不計重力，則a和b的比荷之比是（）Ａ.1:2B.1:8C.2:1D.4:18、如圖中的實線是一族未標明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是其軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可做出正確判斷的是（）A、帶電粒子所帶電荷的符號B、帶電粒子在a、b兩點的受力方向C、可以比較帶電粒子在a、b兩點的速度大小D、可以比較帶電粒子在a、b兩點的電勢能的大小9、如圖所示，一帶電液滴在重力和勻強電場對它的作用力作用下，從靜止開始由b沿直線運動到d，且bd與豎直方向所夾的銳角為45°，則下列結(jié)論正確的是（）A、此液滴帶負電B、液滴做勻加速直線運動C、合外力對液滴做的總功等于零D、液滴的電勢能減少10、在靜電場中，一個電子由a點移到b點時電場力做功為5eV，則以下認識中錯誤的是（）A、電場強度的方向一定由b沿直線指向a．B、a、b兩點間電勢差Uab=－5V．C、電子的電勢能減少5eV．D、電子的電勢能減少5J11、如圖所示，A、B兩板間的勻強電場E=1.2×108N/C，兩板相距5cm，P1離A板0.5cm，P2離B板0.5cm。若B板帶正電荷且接地，則P1點的電勢為________V，P2點的電勢為________V。若有一電荷q=-2×10-6C從P1移到P2，電勢能_______（填“增加”或“減少”）了_______J。12、如圖，半徑為R的光滑圓環(huán)，豎直置于場強為E的水平方向的勻強電場中，今有質(zhì)量為m，帶電量為+q的空心小球穿在環(huán)上，求當小球由頂點A從靜止開始下滑到與圓心O等高的位置B時，小球?qū)Νh(huán)的壓力？答案1D2AD3AD4B5ACD6ABD7D8BCD9ABD10AD11-5.4×106V，-6×105V。_減少_9.6J12小球從A到B的過程中，有重力做正功，電場力做正功，動能增加，由動能定理：mgR+EqR