6/6第九節(jié)《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)東戴河分校王艷紅教學(xué)課題選修3-1第一章靜電場(chǎng)第九節(jié)《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教材分析在前面學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，本節(jié)學(xué)習(xí)處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(shí)和電學(xué)知識(shí)的能力。內(nèi)容由“帶電粒子的加速”“帶電粒子的偏轉(zhuǎn)”“示波管原理”三部分組成，教學(xué)內(nèi)容梯度明顯。力學(xué)與電學(xué)綜合程度逐漸提高。學(xué)情分析學(xué)生前面學(xué)習(xí)了靜電場(chǎng)的性質(zhì)，本節(jié)內(nèi)容梯度明顯，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。但因?yàn)榱W(xué)與電學(xué)綜合程度逐漸提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)會(huì)出現(xiàn)一些困難。特別是對(duì)帶電粒子“重力是否可以忽略”這一問題容易感到迷茫。核心素養(yǎng)通過《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》的學(xué)習(xí)探究過程，讓學(xué)生體驗(yàn)應(yīng)用類比的學(xué)習(xí)方法和通過做功研究能量變化的方法；同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生樹立事物是相互聯(lián)系、相互影響的看觀點(diǎn)。教學(xué)目標(biāo)1．學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。2．學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)能量的轉(zhuǎn)化。3．了解示波管的工作原理，體會(huì)靜電場(chǎng)知識(shí)對(duì)科學(xué)技術(shù)的影響。4．了解電場(chǎng)規(guī)律在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)。教學(xué)難點(diǎn)1．綜合利用力學(xué)、電學(xué)知識(shí)分析帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)問題。2．理解示波管的工作原理。實(shí)驗(yàn)器材演示器材多媒體課件、示波器。分組實(shí)驗(yàn)器材紙板、小球教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前（優(yōu)教提示：請(qǐng)登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送本節(jié)預(yù)習(xí)任務(wù)）登陸優(yōu)教平臺(tái)，發(fā)送本節(jié)預(yù)習(xí)任務(wù)。登陸優(yōu)教平臺(tái)，完成教師發(fā)送的導(dǎo)學(xué)案。根據(jù)優(yōu)教平臺(tái)上反饋的預(yù)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)，針對(duì)性教學(xué)和學(xué)習(xí)。新課引入視頻“電子之舞”要實(shí)現(xiàn)“電子之舞”，首先要學(xué)會(huì)利用電場(chǎng)改變或控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。其中最基本、最簡(jiǎn)單的就是使帶電粒子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)。播放視頻，引入新課?！景鍟繋щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)觀看錄像通過新奇的場(chǎng)景，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課教學(xué)一、帶電粒子的加速要想讓電子“翩翩起舞”，先要讓它運(yùn)動(dòng)起來。閱讀情境一，完成問題一。情境：“電子之舞”中的電子要“動(dòng)”起來，是通過一個(gè)加速電場(chǎng)來完成的。兩極板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電壓為U，距離為d，一個(gè)電子電荷量為e，質(zhì)量為m，在真空中從靜止開始加速，從負(fù)極板向正極板運(yùn)動(dòng)，從正極板的小孔穿出。(不計(jì)電子的重力)問題一：電子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是什么？計(jì)算電子到達(dá)正極板時(shí)的速度大小？為什么不考慮電子的重力？注：微觀帶電粒子如質(zhì)子、電子等除明確說明或明確暗示外均可忽略重力，但并不是忽略粒子的質(zhì)量。帶電液滴、小球等除有明確說明或暗示外，應(yīng)考慮重力！電子受到的電場(chǎng)力是恒力，做勻加速的直線運(yùn)動(dòng)。計(jì)算方法一：電子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力，由牛頓第二定律計(jì)算方法二：電場(chǎng)力對(duì)電子做功，由動(dòng)能定理問題二：若電子是從熾熱的金屬絲發(fā)射，在金屬絲和金屬板之間加電壓U，發(fā)射后的電子在真空中從靜止開始加速，從右側(cè)金屬板的小孔穿出，計(jì)算電子獲得的速度？如何增大上述電子到達(dá)正極板的速度？提出問題：（1）請(qǐng)同學(xué)們特別注意，這兩個(gè)電場(chǎng)相同嗎？第一個(gè)問題是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力是恒力；第二個(gè)問題是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子受的力是變力。（2）用什么方法來解決？動(dòng)力學(xué)的方法不能用了，動(dòng)能定理仍然可以。計(jì)算方法與問題一中方法二相同：可得通過求解的結(jié)果可知，增大加速電壓U就可增大電子的速度。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開素材“動(dòng)畫演示：帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)與曲線偏轉(zhuǎn)”）二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)情境：“電子之舞”中的電子要“跳”起來，是通過一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的，如圖所示。電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，以一定速度v0垂直于電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，兩極板長(zhǎng)度為l，極板距離為d，電壓為U.（電子電荷量為e，質(zhì)量為m，不計(jì)重力）問題：計(jì)算電子飛出．．電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度θ.思考討論：（1）進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)后電子做什么運(yùn)動(dòng)？（2）這種運(yùn)動(dòng)與那種運(yùn)動(dòng)相似？嘗試畫出運(yùn)動(dòng)軌跡。（3）你能否通過類比得到這種運(yùn)動(dòng)的研究方法？電子做曲線運(yùn)動(dòng)，與平拋運(yùn)動(dòng)相似，軌跡向電場(chǎng)力的方向彎曲。電子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的照片介紹并總結(jié)：把電子的運(yùn)動(dòng)分成平行于板面方向的分運(yùn)動(dòng)，和沿垂直于板面方向的分運(yùn)動(dòng)。平行于板面方向不受外力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移大小等于l。垂直于板面方向，受電場(chǎng)力，做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小。用這種研究方法完成物理情境中的問題。解：電子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力，由牛頓第二定律得思考討論：（1）怎樣改變電子偏移的距離？可以改變U、d、l、v0（2）以上探討的是電子在豎直方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的問題，怎樣讓電子在水平方向偏轉(zhuǎn)？豎直放置兩塊金屬板，加偏轉(zhuǎn)電壓。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開素材“動(dòng)畫演示：電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的加速作用與偏轉(zhuǎn)作用”）前面兩種控制電子運(yùn)動(dòng)的方法組合在一起，就是示波管的工作原理。三、示波管的原理這是一種常見的示波器，可用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間的變化情況．（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開素材“動(dòng)畫演示：示波器(面板介紹)”）介紹示波管的構(gòu)造由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏組成。思考討論以下問題：（1）如果在偏轉(zhuǎn)電極XX、YY上不加電壓，電子如何運(yùn)動(dòng)？（2）只在偏轉(zhuǎn)電極YY上加電壓，電子如何運(yùn)動(dòng)？（3）只在偏轉(zhuǎn)電極XX上加電壓，電子如何運(yùn)動(dòng)？在學(xué)案的圖上大體標(biāo)注一下三個(gè)位置。配合演示三種情況中電子的運(yùn)動(dòng)。（優(yōu)教提示：請(qǐng)打開素材“動(dòng)畫演示：示波器(原理介紹)”）用動(dòng)畫演示，注意觀察。（演示固定電壓、變化電壓并總結(jié)。）中學(xué)使用的示波器除了可以演示這三種情況外，還可以演示更復(fù)雜的情況。當(dāng)然了，要想呈現(xiàn)錄像中那種絢麗效果的話，光憑這樣的示波器是無法實(shí)現(xiàn)的，必須對(duì)電子進(jìn)行更加復(fù)雜的控制才行。有興趣的同學(xué)可以深入研究。設(shè)置物理情境，引入研究的問題。【板書】一、帶電粒子的加速提問并評(píng)價(jià)學(xué)生所回答的問題展示求解結(jié)果：引導(dǎo)學(xué)生分析問題一、二的區(qū)別總結(jié)動(dòng)能定理解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題的優(yōu)越性?！景鍟慷щ娏Ｗ拥钠D(zhuǎn)利用情境，提出思考問題?？偨Y(jié)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、研究方法，展示電子軌跡照片與學(xué)生共同總結(jié)研究方法。展示學(xué)生解答、并評(píng)價(jià)。提出問題。與學(xué)生共同總結(jié)?！景鍟咳?、示波管的原理介紹結(jié)構(gòu)與學(xué)生共同總結(jié)演示。介紹總結(jié)。給學(xué)生情景，用示波器相繼演示學(xué)生觀看屏幕，閱讀物理情景一，思考、討論所提出的問題。學(xué)生進(jìn)行討論，分析電子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，尋找求解電子速度的辦法。學(xué)生閱讀問題二思考提出的問題討論、分析問題，選擇方法。應(yīng)用結(jié)果分析并回答。學(xué)生閱讀物理情景二，思考問題。學(xué)生分組討論，并進(jìn)行歸納結(jié)論。介紹討論結(jié)果、對(duì)比實(shí)際現(xiàn)象。利用類比得出研究運(yùn)動(dòng)的方法，并展示介紹。學(xué)生觀看屏幕上的規(guī)范解答，糾正自己的問題學(xué)生思考討論、回答。介紹結(jié)果，互相配合演示體驗(yàn)，并與課件演示互相印證。注意觀察示波器通過具體的情境，讓學(xué)生感受物理知識(shí)與實(shí)際問題的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的理論探究興趣。通過對(duì)比兩種電場(chǎng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)動(dòng)能定理的優(yōu)越性。結(jié)合實(shí)際需要，鞏固知識(shí)。引導(dǎo)學(xué)生通過類比，得出運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及研究方法。理論結(jié)果與實(shí)際現(xiàn)象相互印證。滲透類比、聯(lián)想科學(xué)研究方法教育。培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范解決問題的習(xí)慣。引導(dǎo)學(xué)生變化空間維度，多角度思考問題，貼近實(shí)際需要。為下一環(huán)節(jié)教學(xué)做好準(zhǔn)備。培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力?；乜坶_頭視頻，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的興趣。課堂訓(xùn)