高中物理-帶電粒子在電場中的運動教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

《帶電粒子在電場中的運動》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)內(nèi)容

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(yīng)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(xué)方法的應(yīng)用也比較典型。此外，帶電粒子在電場中的運動在技術(shù)上被廣泛應(yīng)用，這能較好的體現(xiàn)物理與社會，生活的聯(lián)系。二、教學(xué)目標(biāo)：

（一）知識與技能

1．理解并掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律；

2．能用牛頓運動定律和動能定理分析帶電粒子在電場中加速；能用運動分解的方法處理帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題。

（二）過程與方法

通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過探究活動，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作精神。

三、教學(xué)重點

1.分析帶電粒子沿場強方向做勻加速直線運動的規(guī)律，并用不同方法處理此類問題；

2.分析帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時的運動規(guī)律，能用運動分解的方法處理曲線運動四、教學(xué)難點綜合運用靜電力、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運動時速度、加速度、位移等物理量的改變及能量的轉(zhuǎn)化，尤其是帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時的偏轉(zhuǎn)距離、偏轉(zhuǎn)角的計算。五、學(xué)情分析

對于高三的學(xué)生來說，有較好的知識基礎(chǔ)，運用力學(xué)知識分析帶電粒子在電場中的運動情況，探究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，只要做好引導(dǎo)，學(xué)生自己是能夠完成的，而且可以提高學(xué)生綜合分析問題的能力。六、教學(xué)方法

講授法、歸納法、互動探究法七、教學(xué)過程：（一）自主學(xué)習(xí)（復(fù)習(xí)并完成填空加深理解）【重點知識梳理】一、帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動1．做直線運動的條件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或，或做運動。(2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做運動或運動。2．用力和運動觀點分析：勻強電場中a＝，E＝，v2－veq\o\al(2,0)＝2ad.3．用功能觀點分析(只在電場力作用下)勻強電場中：W＝＝＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)非勻強電場中：W＝＝Ek2－Ek1二、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析：帶電粒子垂直于電場線方向進入勻強電場。(2)運動性質(zhì)：運動。(3)處理方法：分解成相互垂直的兩個方向上的直線運動，類似于運動。(4)運動規(guī)律：①沿初速度方向做運動，運動時間a．能飛出電容器：t＝b．不能飛出電容器：y＝＝，t＝②沿電場力方向，做運動加速度：a＝＝＝離開電場時的偏移量：y＝＝離開電場時的偏轉(zhuǎn)角：tanθ＝＝2．帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時，偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。證明：證明：由qU0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(qU1,md)·(eq\f(l,v0))2tanθ＝eq\f(qU1l,mdv\o\al(2,0))得：y＝eq\f(U1l2,4U0d)，tanθ＝eq\f(U1l,2U0d)(2)粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后，合速度的反向延長線與初速度延長線的交點O為粒子水平位移的中點，即O到偏轉(zhuǎn)電場邊緣的距離為eq\f(l,2)。3．帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的功能關(guān)系當(dāng)討論帶電粒子的末速度v時也可以從能量的角度進行求解：qEy＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)【預(yù)習(xí)檢測】（完成下面3個小題，檢查自己的復(fù)習(xí)成果）1．下列帶電粒子均從靜止開始在電場力作用下做加速運動,經(jīng)過相同的電勢差U后,則獲得速度最大的粒子是（）A．質(zhì)子HB．氘核HC．粒子HeD．鈉離子Na+解析：2．一靜止電子開始經(jīng)電壓為U1的加速電場加速后，又垂直于電場線進入電壓為U2的兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場，射出偏轉(zhuǎn)電場時沿電場線方向偏移量為y，要使y增大，則必須使（）A．U1、U2都同比例增大B．U1、U2都同比例減小C．U1減小、U2增大D．U1增大、U2減小解析：3．粒子和質(zhì)子以相同速度垂直于電場線進入兩平行板間勻強電場中，設(shè)都能飛出電場，則它們離開勻強電場時，側(cè)向位移之比，動能增量之比_______。解析：我的困惑：我的困惑：（二）授課過程【考綱展示】帶電粒子在電場中的運動Ⅱ【考點一】帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動【例1】（多選）如圖所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子()A．所受重力與電場力平衡B．電勢能逐漸增加C．動能逐漸增加D．做勻變速直線運動解析：小結(jié)：拓展：如果把【例1】中的圖換成下面這兩個，則該粒子()【變式】如圖所示，一電荷量為＋q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37°的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右電場的電場強度；(2)若將電場強度減小為原來的eq\f(1,2)，物塊的加速度是多大；(3)電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能．解析：【方法技巧】處理帶電粒子在電場中運動的常用技巧(1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、α粒子等)在電場中的運動，通常不必考慮其重力及運動中重力勢能的變化．(2)普通的帶電體(如油滴、塵埃、小球等)在電場中的運動，除題中說明外，必須考慮其重力及運動中重力勢能的變化．【考點二】帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)【例2】如圖所示，真空中水平放置的兩個相同極板Y和Y′長為L，相距為d，足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距b，在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U，一束質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(不計重力)從兩板左側(cè)中點A以初速度v0沿水平方向射入電場且能穿出。求：(1)兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U的范圍；(2)粒子到達屏上區(qū)域的最大長度。解析：小結(jié)：☆☆☆討論下面兩個問題1、？2、？【練習(xí)】如圖所示，一電子沿OX軸射入電場，在電場中運動軌跡為OCD，已知OA=AB，電子過C、D兩點時豎直方向分速度為Vcy和VDy，電子在OC段和OD段動能的增量分別為△Ek1和△Ek2，則A．vcy：vDy=1：2B．vcy：vDy=1：4C．△Ek1：△Ek2=1：3D．△Ek1：△Ek2=1：4【方法技巧】帶電粒子在電場中運動問題的兩種求解思路(1)運動學(xué)與動力學(xué)觀點①運動學(xué)觀點是指用勻變速運動的公式來解決實際問題，一般有兩種情況：a．帶電粒子初速度方向與電場線共線，則粒子做勻變速直線運動；b．帶電粒子的初速度方向垂直電場線，則粒子做勻變速曲線運動(類平拋運動)．②當(dāng)帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動時，一般要采取類似平拋運動的解決方法．(2)功能觀點：首先對帶電粒子受力分析，再分析運動形式，然后根據(jù)具體情況選用公式計算．①若選用動能定理，則要分清有多少個力做功，是恒力做功還是變力做功，同時要明確初、末狀態(tài)及運動過程中的動能的增量．②若選用能量守恒定律，則要分清帶電粒子在運動中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化，哪些能量是增加的，哪些能量是減少的．【小結(jié)】

研究帶電粒子在電場中運動的兩種途徑

（1）力和運動的關(guān)系——牛頓第二定律

根據(jù)帶電粒子受到的電場力及初速度情況，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條途徑通常適用于勻強電場中粒子做勻變速運動的情況．

（2）功和能的關(guān)系——動能定理

電場力對帶電粒子做功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化.利用功能關(guān)系研究帶電粒子的速度變化、通過的位移、能量的變化等．這條途徑也適用于非勻強電場．八、布置作業(yè)完成練習(xí)題帶電粒子在電場中的運動學(xué)情分析本部分內(nèi)容是高考考試大綱中的二級考點。對于高三的學(xué)生來說，有較好的知識基礎(chǔ)，運用力學(xué)知識分析帶電粒子在電場中的運動情況，探究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，只要做好引導(dǎo)，學(xué)生自己是能夠完成的，而且可以提高學(xué)生綜合分析問題的能力。《帶電粒子在電場中的運動》效果分析通過本節(jié)課我們基本上按照教學(xué)設(shè)計的內(nèi)容完成了預(yù)定的目標(biāo)，本班學(xué)生在高二新課學(xué)習(xí)階段，掌握的不夠熟練，基礎(chǔ)上存在知識漏洞。現(xiàn)在我把教學(xué)課堂進行一下剖析。（一）通過“重點知識梳理”環(huán)節(jié)，把“帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動”和“帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)”重新進行了復(fù)習(xí)。學(xué)生通過這部分的復(fù)習(xí)，對基礎(chǔ)知識有了新的認(rèn)識，大部分能夠理解應(yīng)用。（二）通過“【考點一】帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動”環(huán)節(jié)，學(xué)生加深了對直線運動的理解。學(xué)生能夠通過自己的分析，確定出物體的運動情況，從而求出相關(guān)的物理量。（三）通過“【考點二】帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)”環(huán)節(jié)，通過類比的方法學(xué)生加深了對偏轉(zhuǎn)的理解。學(xué)生能夠區(qū)分偏轉(zhuǎn)中各個環(huán)節(jié)的要求及變化。從而為下一步的復(fù)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。（四）在教學(xué)中我們應(yīng)該充分認(rèn)識到，課標(biāo)中對數(shù)學(xué)能力的要求，學(xué)生還有待加強，應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題還有待提高。帶電粒子在電場中的運動教材分析《帶電粒子在電場中的運動》是選修3-1第一章靜電場的第9節(jié)的內(nèi)容，也是本章的重點內(nèi)容。在前面復(fù)習(xí)靜電場性質(zhì)的基礎(chǔ)上，本節(jié)復(fù)習(xí)課處理帶電粒子在電場中運動的問題。本節(jié)內(nèi)容主要培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用力學(xué)知識和電學(xué)知識的能力。通過對本節(jié)知識的復(fù)習(xí)，學(xué)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(xué)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(xué)生用物理規(guī)律解決實際問題的能力，同時也為以后復(fù)習(xí)帶電粒子在磁場中的運動打下基礎(chǔ)。本部分內(nèi)容是高考考試大綱中的二級考點。帶電粒子在電場中的運動是高考命題人出題的重點內(nèi)容，包括電場力做功的特點，帶電粒子在電場中的運動，其中包括加速和偏轉(zhuǎn)兩種情況．這部分的考查在考卷中主要以選擇題和計算題的形式出現(xiàn)，以考查力電綜合的題目為主。本專題是電學(xué)的基礎(chǔ)，在歷年的高考中占有很大的比例，尤其是在力電綜合試題中巧妙地把電場和牛頓定律、動能定理和動量定理等知識有機地結(jié)合在一起，除此之外，電場問題與生產(chǎn)技術(shù)、生活實際、科學(xué)研究等知識聯(lián)系也很多，這些都是命題的新動向．《帶電粒子在電場中的運動》測評練習(xí)1．如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場強度為E、區(qū)域足夠大的勻強電場中，以初速度v0沿ON在豎直面內(nèi)做勻變速直線運動．ON與水平面的夾角為30°，重力加速度為g，且mg＝qE，則()A．電場方向豎直向上B．小球運動的加速度大小為gC．小球上升的最大高度為eq\f(v\o\al(2,0),2g)[來源:學(xué)_科_網(wǎng)]D．若小球在初始位置的電勢能為零，則小球電勢能的最大值為eq\f(mv\o\al(2,0),4)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、電荷量為－q的帶電粒子(不計重力)，以初速度v0由小孔進入電場，當(dāng)M、N間電壓為U時，粒子剛好能到達N板，如果要使這個帶電粒子能到達M、N兩板間距的eq\f(1,2)處返回，則下述措施能滿足要求的是()A．使初速度減為原來的eq\f(1,2)B．使M、N間電壓加倍C．使M、N間電壓提高到原來的4倍D．使初速度和M、N間電壓都減為原來的eq\f(1,2)3．如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長L＝0.4m，兩極板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度v0從兩極板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩極板間不帶電，由于重力作用，微粒能落到下極板的正中央．已知微粒質(zhì)量m＝4×10－5kg、電荷量q＝＋1×10－8C，g＝10m/s2則下列說法正確的是()A．微粒的入射速度v0＝10m/sB．電容器上板接電源正極時微粒有可能從平行板電容器的右邊射出電場C．電源電壓為180V時，微粒可能從平行板電容器的右邊射出電場D．電源電壓為100V時，微?？赡軓钠叫邪咫娙萜鞯挠疫吷涑鲭妶?．如圖所示，在絕緣平面上方存在著足夠大的水平向右的勻強電場，帶電荷量為＋q的小金屬塊以一定初動能Ek從A點開始沿水平面向左做直線運動，經(jīng)L長度到達B點，速度變?yōu)榱恪４诉^程中，金屬塊損失的動能有eq\f(3,4)轉(zhuǎn)化為電勢能。取A點電勢為零，下列說法正確的是()[來源:Zxxk.ComA．摩擦力大小是電場力的eq\f(1,4)B．B點電勢能為eq\f(3,4)EkC．再次回到A點時動能為eq\f(3,4)EkD．B點電勢為－eq\f(3Ek,4q)5．(多選)如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一勻強電場，其方向與水平方向成α＝30°斜向上，在電場中有一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的帶電小球，用長為L的不可伸長的絕緣細(xì)線掛于O點，當(dāng)小球靜止于M點時，細(xì)線恰好水平?，F(xiàn)用外力將小球拉到最低點P，然后無初速度釋放，則以下判斷正確的是()A．小球再次到M點時，速度剛好為零B．小球從P到M過程中，合外力對它做了eq\r(3)mgL的功C．小球從P到M過程中，小球的機械能增加了eq\r(3)mgLD．如果小球運動到M點時，細(xì)線突然斷裂，小球以后將做勻變速曲線運動6．如圖所示，真空室中電極K發(fā)出的電子(初速度不計)經(jīng)過電勢差為U1的加速電場加速后，沿兩水平金屬板C、D間的中心線射入兩板間的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在熒光屏上。C、D兩板間的電勢差UCD隨時間變化的圖象如圖乙所示，設(shè)C、D間的電場可看作勻強電場，且兩板外無電場。已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e(重力不計)，C、D極板長為l，板間距離為d，偏轉(zhuǎn)電壓U2，熒光屏距C、D右端的距離為eq\f(l,6)，所有電子都能通過偏轉(zhuǎn)電極。(1)求電子通過偏轉(zhuǎn)電場的時間t0；(2)若UCD的周期T＝t0，求熒光屏上電子能夠到達的區(qū)域的長度；(3)若UCD的周期T＝2t0，求到達熒光屏上O點的電子的動能。7．如圖所示，光滑水平軌道與半徑為R的光滑豎直半圓軌道在B點平滑連接，在過圓心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的勻強電場．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球從水平軌道上A點由靜止釋放，小球運動到C點離開圓軌道后，經(jīng)界面MN上的P點進入電場(P點恰好在A點的正上方，如圖所示，小球可視為質(zhì)點，小球運動到C點之前電荷量保持不變，經(jīng)過C點后電荷量立即變?yōu)榱?．已知A、B間距離為2R，重力加速度為g，在上述運動過程中，求：(1)電場強度E的大??；(2)小球在圓軌道上運動時的最大速率；(3)小球?qū)A軌道的最大壓力的大?。n后反思帶電粒子在電場中的運動形式多樣，處理問題的方法、規(guī)律很多，考慮所帶班級的學(xué)生的實際情況，我在這個階段的教學(xué)中，分兩個專題(帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動和帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn))為學(xué)生理清思路，加深對力、電知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。

通過對基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)鞏固，加深理解。本節(jié)把運動規(guī)律及其應(yīng)用確定為重點。本節(jié)要綜合運用力學(xué)、電學(xué)知識并結(jié)合能量分析處理問題，學(xué)生在這些方面是薄弱環(huán)節(jié)，故將研究方法及規(guī)律的應(yīng)用確定為難點。本節(jié)以學(xué)生為主體，探索研究，類比討論，歸納總結(jié)出本節(jié)運動規(guī)律，目的在于使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，教給他們方法。

一、本節(jié)課做的比較好的方面：

1、講練結(jié)合：學(xué)生是課堂的主體，在每一道例題后面都有一道變式訓(xùn)練題，讓學(xué)生在理解之后能自行動筆進行訓(xùn)練

，鞏固所學(xué)知識，加深理解及練習(xí)中及時的發(fā)現(xiàn)問題。2、設(shè)計了拓展檢測:針對所教班級的實際情況，在復(fù)習(xí)教學(xué)的過程中設(shè)計了拓展檢測，彌補學(xué)生知識準(zhǔn)備不足的缺憾，從最