第十章 第5節(jié) 課時2 帶電粒子在電場中加速和偏轉的綜合2023-2024學年新教材高中物理必修第三冊同步教學設計（人教版2019 江蘇專用）

第十章第5節(jié)課時2帶電粒子在電場中加速和偏轉的綜合2023-2024學年新教材高中物理必修第三冊同步教學設計（人教版2019江蘇專用）授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：高中物理必修第三冊第十章第5節(jié)帶電粒子在電場中加速和偏轉的綜合

2.教學年級和班級：高三年級理科班

3.授課時間：2023-2024學年第二學期

4.教學時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生通過觀察和實驗，理解帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，提升物理觀念和科學思維；通過分析帶電粒子的加速和偏轉現(xiàn)象，發(fā)展科學探究能力；在解決實際問題時，運用物理知識解釋現(xiàn)象，提高應用意識和創(chuàng)新能力。教學難點與重點1.教學重點

-帶電粒子在電場中的加速：理解電場力對帶電粒子的作用，掌握動能定理在電場中的應用，例如計算粒子在電場中加速后的速度。

-帶電粒子在電場中的偏轉：分析粒子在垂直電場方向進入電場后的運動軌跡，如電場中的類平拋運動，強調電場力作為向心力的作用。

-電場中的能量轉化：理解帶電粒子在電場中運動時電勢能和動能的相互轉化，例如粒子從電場的一端加速到另一端，其電勢能減少而動能增加。

2.教學難點

-電場力與運動方程的結合：學生可能難以理解電場力如何影響粒子的運動方程，例如在解決帶電粒子在電場中的運動問題時，如何將電場力與牛頓運動定律結合起來。

-電場中的類平拋運動分析：學生可能對帶電粒子在電場中的類平拋運動分析感到困難，比如如何計算粒子在電場中的偏轉角度和距離，需要學生能夠將運動分解為水平和垂直兩個方向。

-電勢能和動能的轉化計算：學生可能不熟悉電勢能和動能之間的轉化關系，例如在計算帶電粒子在電場中的運動時，如何運用能量守恒定律來解決問題。教學資源-硬件資源：白板、投影儀、電腦

-軟件資源：物理模擬軟件（如PhET）

-課程平臺：學校在線教學平臺

-信息化資源：電子版教材、教學PPT、教學動畫

-教學手段：小組討論、問題驅動、實驗演示教學過程設計1.導入環(huán)節(jié)（用時5分鐘）

-創(chuàng)設情境：展示一個帶電粒子在電場中運動的動畫，讓學生觀察粒子的加速和偏轉現(xiàn)象。

-提出問題：詢問學生，粒子在電場中的加速和偏轉是如何發(fā)生的？電場力是如何影響粒子的運動狀態(tài)的？

2.講授新課（用時20分鐘）

-講解帶電粒子在電場中的加速：通過公式推導，講解電場力對帶電粒子的作用，以及動能定理的應用。

-示例：假設一個電子在電場中加速，電場強度為E，電子的電荷量為e，求電子加速后的速度。

-講解帶電粒子在電場中的偏轉：分析粒子在垂直電場方向進入電場后的運動軌跡，講解電場力作為向心力的作用。

-示例：一個帶電粒子以一定初速度垂直進入電場，求其在電場中的偏轉角度和距離。

-講解電場中的能量轉化：通過實例分析，講解帶電粒子在電場中運動時電勢能和動能的相互轉化。

-示例：一個帶電粒子從電場的一端加速到另一端，計算其電勢能的減少和動能的增加。

3.師生互動環(huán)節(jié)（用時10分鐘）

-提問與討論：針對講授內容，提出問題并引導學生進行小組討論。

-問題1：電場力是如何影響帶電粒子的運動狀態(tài)的？

-問題2：在電場中，帶電粒子的電勢能和動能是如何轉化的？

-實驗演示：通過物理模擬軟件，模擬帶電粒子在電場中的運動，讓學生觀察并解釋實驗結果。

-解答疑問：解答學生在討論和實驗中提出的疑問。

4.鞏固練習（用時10分鐘）

-練習題目：給出一些帶電粒子在電場中加速和偏轉的練習題，讓學生獨立完成。

-練習1：計算一個帶電粒子在電場中加速后的速度。

-練習2：分析一個帶電粒子在電場中的偏轉角度和距離。

-討論與反饋：讓學生展示練習結果，并進行討論和反饋。

5.總結與布置作業(yè)（用時5分鐘）

-總結：回顧本節(jié)課的主要內容，強調帶電粒子在電場中的加速和偏轉規(guī)律。

-布置作業(yè)：布置一些相關的作業(yè)題目，鞏固學生對本節(jié)課內容的理解和掌握。學生學習效果學生學習效果如下：

1.知識掌握方面：

-學生能夠理解并運用電場力對帶電粒子的作用，掌握動能定理在電場中的應用，能夠計算帶電粒子在電場中加速后的速度。

-學生能夠分析帶電粒子在電場中的偏轉現(xiàn)象，理解電場力作為向心力的作用，能夠計算粒子在電場中的偏轉角度和距離。

-學生能夠理解帶電粒子在電場中運動時電勢能和動能的相互轉化，能夠運用能量守恒定律解決相關問題。

2.分析與解決問題能力方面：

-學生能夠運用所學知識，分析實際物理問題，如帶電粒子在電場中的運動軌跡和能量轉化。

-學生能夠運用物理定律和公式，解決帶電粒子在電場中運動的相關問題，如計算粒子的速度、偏轉角度和距離。

3.科學思維能力方面：

-學生能夠通過觀察和實驗，提出假設，設計實驗方案，收集和分析數(shù)據(jù)，得出結論。

-學生能夠運用科學思維方法，對帶電粒子在電場中的運動進行推理和論證，形成科學合理的解釋。

4.創(chuàng)新能力方面：

-學生能夠運用所學知識，提出新的問題，并嘗試尋找解決問題的創(chuàng)新方法。

-學生能夠通過實驗和實踐，探索帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，提出新的觀點或假設。

5.學習態(tài)度與習慣方面：

-學生能夠積極參與課堂討論和實驗活動，提出問題和疑惑，與同學和教師進行交流和合作。

-學生能夠按時完成作業(yè)和練習，認真復習課本知識，養(yǎng)成良好的學習習慣。

6.應用拓展方面：

-學生能夠將所學知識應用到實際問題中，如電子束的加速和偏轉、靜電除塵等。

-學生能夠通過閱讀相關文獻和資料，進一步拓展對帶電粒子在電場中運動的理解。反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.在導入環(huán)節(jié)中，我使用了動畫來展示帶電粒子在電場中的運動，這種直觀的展示方式有助于激發(fā)學生的興趣，使他們能夠更直觀地理解抽象的物理概念。

2.在鞏固練習環(huán)節(jié)，我引入了小組討論，鼓勵學生相互合作解決問題，這樣可以提高學生的團隊合作能力，同時也能夠促進學生之間的思維碰撞和知識共享。

3.我嘗試使用物理模擬軟件進行實驗演示，讓學生能夠在虛擬環(huán)境中觀察帶電粒子的運動，這種互動式的學習方式有助于加深學生對知識點的理解。

（二）存在主要問題

1.在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)部分學生對電場力與運動方程的結合理解不夠深入，導致在解決具體問題時感到困惑。

2.在課堂提問環(huán)節(jié)，學生的參與度不夠高，部分學生可能因為害羞或缺乏自信而不愿意主動回答問題。

3.在教學評價方面，我意識到傳統(tǒng)的筆試評價方式可能無法全面反映學生的學習效果，特別是對于理解能力和創(chuàng)新能力方面的評估。

（三）改進措施

1.針對學生對電場力與運動方程結合理解不足的問題，我計劃在講解時增加更多的實例分析，通過具體案例來幫助學生理解電場力如何影響粒子的運動方程。同時，我還會提供更多的練習題，讓學生在實踐中加深理解。

2.為了提高學生的課堂參與度，我打算在提問環(huán)節(jié)采取更加開放和鼓勵性的策略，比如給予學生更多的時間思考，鼓勵他們通過小組討論來共同尋找答案。此外，我還會考慮引入一些游戲化的教學活動，以增加課堂的趣味性。

3.在教學評價方面，我計劃采用多元化的評價方式，比如增加口頭報告、實驗報告和項目作業(yè)等評價形式，以此來更全面地評估學生的學習效果。同時，我也會定期與學生進行反饋交流，了解他們的學習感受和需求，以便及時調整教學策略。課后作業(yè)1.作業(yè)題目一：帶電粒子加速問題

-題目：一個電子在電場中從靜止開始加速，電場強度為E=200V/m，電子的電荷量為e=1.6×10^-19C，求電子在電場中加速后的速度。

-解答：根據(jù)動能定理，電場力做的功等于電子動能的增加。電場力F=eE，做功W=Fd，其中d為電子在電場中的位移。由于電子從靜止開始加速，其初速度為0，所以W=(1/2)mv^2，其中m為電子的質量，v為電子的速度。聯(lián)立公式可得v=sqrt(2eEd/m)。代入數(shù)值計算得v=sqrt(2×1.6×10^-19×200/9.11×10^-31)≈5.93×10^6m/s。

2.作業(yè)題目二：帶電粒子偏轉問題

-題目：一個帶電粒子以初速度v0垂直進入電場，電場強度為E，粒子的質量為m，電荷量為q，求粒子在電場中的偏轉距離y。

-解答：粒子在電場中受到的電場力F=qE，該力使粒子在垂直電場方向上產(chǎn)生加速度a=F/m=qE/m。由于粒子在水平方向上速度不變，可以將其運動視為類平拋運動。在電場中運動時間t=L/v0，其中L為粒子在電場中的水平位移。偏轉距離y=(1/2)at^2=(1/2)qE(L/v0)^2=(qEL^2)/(2mv0^2)。

3.作業(yè)題目三：電勢能和動能轉化問題

-題目：一個帶電粒子在電場中從A點移動到B點，電場力對粒子做的功為W，求粒子在B點的動能增加了多少。

-解答：根據(jù)能量守恒定律，電場力對粒子做的功等于粒子動能的增加。即ΔK=W。如果已知粒子在A點的動能KA和電勢能UA，以及在B點的電勢能UB，則粒子在B點的動能KB=KA+W=UA-UB。

4.作業(yè)題目四：帶電粒子在復合電場中的運動

-題目：一個帶電粒子在一個垂直于其初速度方向的復合電場中運動，電場由兩個相互垂直的電場疊加而成，一個為勻強電場，另一個為點電荷產(chǎn)生的電場。求粒子的運動軌跡。

-解答：將粒子的運動分解為兩個方向上的運動，一個方向上受到勻強電場的作用，另一個方向上受到點電荷電場的作用。分別求出兩個方向上的加速度和運動方程，然后合成得到粒子的運動軌跡。

5.作業(yè)題目五：帶電粒子在非均勻電場中的運