1、第八节 、带电粒子在电场中的运动 （2课时）教学目标：（一）知识与技能1了解带电粒子在电场中的运动：带电粒子的加速，带电粒子的偏转2重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动带电粒子的偏转(类平抛运动)。3知道示波管的主要构造和工作原理。（二）过程与方法 培养学生运用力学和电学的知识综合分析解决带电粒子在电场中的运动问题。（三）情感态度与价值观1渗透物理学方法的教育：突出主要因素，忽略次要因素，运用理想化方法（忽略粒子重力）使问题简单化。2培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识在实际中的应用。重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律 难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。学情分析：
2、.本节课用到的动能定理、平抛运动规律、牛顿定律等知识以前都学过，但遗忘严重，应及时复习。.本节课应用到较强综合能力，教学中要注意由易到难，循序渐进教学过程：（一）复习：1.牛顿定律：F与a方向相同2.动能定理：合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，3.平抛运动规律：水平分方向是匀速直线运动竖直分方向是自由落体运动 （二）新课教学：1带电粒子所受重力的处理：（1）受电场力的基本粒子（如电子、质子等），所受的重力一般可以忽略（在此老师给出一个质子所受的重力约是，而一个质子在的电场中所受的电场力约是，容易看出重力远小于电场力。以具体数值加深学生对此的理解和记忆）。（2）微粒、小油滴再没有说明时一般
3、都要计它的重力2带电粒子在电场中的直线运动情况：带电粒子在电场中所受合力为零（即F0）时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。例 ：如右图所示，两平行板电容器的板间距离为d，电压为U，电性如图，一质量为m的带电粒子在电场中处于静止状态，试确定带电粒子的电性及电量？分析：带电粒子处于静止状态，F0，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电粒子带负电。又有，得带电粒子在电场中只受电场力作用且与初速度方向在同一直线上时，带电粒子将做加速或减速直线运动 (变速直线运动)。例：如图所示，一个质量为，带电量为的正粒子以初速度从左板射入电压为、间距为的平行板电容器
4、之间，试求粒子运动到右板时的动能？（先让学生分两组分别用动力学、动能定理求解本问题，展示学生的做题过程，让学生亲身体验两种解法的优劣）总结：带电粒子在电场中的直线运动，当不涉及到运动细节时一般用动能定理求解比较简单。例：炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压（如图），发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。解：电荷量为的电子从金属丝移动到金属板，两处的电势差为U，电势能的减少量是。减少的电势能全部转化为电子的动能，所以解出速度并把数值代入，得【思考与讨论】若带电粒子所在的电场是非匀强电场，那么以上的解答还正确吗？
5、为什么？（老师组织好这一思考题的讨论，把课堂还给学生。通过本讨论让学生再次领会用动能定理解题的优越性）3带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度E，即电场力，则带电粒子将在电场中做类平抛运动），本类问题一般应用运动的分解来处理：在初速度方向做匀速运动，电场力方向做初速度为零的匀加速运动。（通过以下例题让学生体会并掌握这类题的处理方法）例：如图，两个相同极板与的长度，相距，极板间的电压。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和偏转的角度。解：电子在垂直于板面的方向受到静电力。由于电场不随时间改变，而且是匀强电场
6、，所以整个运动中在垂直于板面的方向上加速度是不变的。加速度是电子射出电场时，在垂直于板面讣向偏移的距离为其中为飞行时间。由于电子在平行于板面的方向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由可求得将和代入的表达式中，得到代入数值后，得：即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离0.36cm。由于电子在平行于板面的方向不受力，它离开电场时，这个方向的分速度仍是，而垂直于板面的分速度是离开电场时的偏转角度可由下式确定代入数值后，得总结：带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似，有时像自由落体运动，有时像抛体运动，依初速度是否为零而定。不过，重物在重力场中受到的力跟质量成正比，因此不同质量的物体具有相
7、同的加速度。但是带电粒子在电场中受到的力跟它的电荷量成正比，而电荷量相同的粒子可能质量不同，因而它们在电场中的加速度一般不会相同，这是静电场与重力场的重要区别。【讨论】：若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，以上各式又需怎样调整？（老师可通过引导及提示，指导学生列出方程，求出结果）4下面看一个带电粒子在电场中的运动的例子示波管（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管（2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空（如图）。（3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。（4
8、）例析：若间不加电压，在间加上如右图所示的电压，则在荧光屏上得到一条与轴重合的直线；若再在间加上如左图所示的电压，则在荧光屏上就可得到如右图的图形。（5）示波管的加的是待显示的电压信号，通常加的是机器自身产生的锯齿形电压（如图），叫做扫描电压。若电压信号是周期性的，且扫描电压和信号电压周期相同，就可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。（三）小结：1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索（1）力和运动的关系牛顿第二定律根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况（2）功和能的关系动
9、能定理根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等这条线索同样也适用于不均匀的电场2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧（1）类比与等效：电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛。（2）整体法(全过程法)：电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发往往能迅速找到解题入口或简化计算说课-带电粒子在电场中运动重庆文理附中 柏卫东一、教
10、材的分析与处理：1地位和作用：本节是高中物理甲种本第二册第六章的第十一节。电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。 2教材的安排与编者意图： 这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒
11、子在匀强电场中的偏转问题。编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。 3学生基础： 这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，考虑我们的学生基础比较好，理解接受能力比较强，可以充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。 4教学目标： 根据教学大纲和考试说明的要求，结合学生的特点制定如下目标： 知识上：理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理； 能力上：培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问
12、题的能力，进一步养成科学思维的方法。5教材的处理： 以演示实验设疑，引入新课；通过微机模拟结合理论分析，讲授知识。 重点让学生清楚带电粒子在电场中加速和偏转的原理，这是本节内容的中心。由于带电粒子的偏转是曲线运动，比较复杂，学生理解起来有一定的困难，故作为本节的难点，通过类比重力场中的平抛运动突破难点。 二、教学设想： 1教学的方法和手段： 本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；通过微机模拟电子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生
13、进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。另外，应用计算机、大屏幕投影等现代化手段，既节约了时间，又提高了效率。 2.学法指导： 根据学生已有的知识基础和学生的实际接受能力及心理特点：;通过引导学生观察实验，发现问题； 通过问题的讨论，培养学生分析问题的能力；通过巩固练习加深对知识规律的消化理解；让学生用已有的知识演绎推理、归纳总结出新的规律，培养学生对知识的迁移能力。 3;教学程序设计： ;为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想： 以演示实验设疑，创设学习情景，激发学习兴趣，引入新课。 介绍电子束演
14、示仪，并说明只有高速带电的粒子（电子）轰击管内惰性气体发光，才能看到电子的径迹。学生会对电子如何获得速度产生疑问，通过控制电子束的偏转方向，学生又会对这一目的的如何实现产生疑惑，从而强烈地激发了学生的求知欲望，进而提出课题。约3分钟。 在新课教学中，以微机模拟与问题探讨想结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。 .以微机演示电子在电场中加速和偏转运动的全过程，让学生观察分析：电子运动的全过程可以分为那几个阶段？在每一阶段电子各做什么运动?这样可以使学生先在整体上对带电粒子运动的全过程有清晰的脉络，有助于局部过程的分析。 .以微机演示电子在加速电场中的运动，让学生思考如何求电子射出加速
15、电场时的速度？并进行推导。使学生认识到在匀强电场中可以根据牛顿定律和动能定理求速度，同时指出应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场。从而培养学生分析问题、解决问题的能力，进一步养成科学思维的方法。 .以微机演示电子在偏转电场中的运动，并引导学生观察思考：电子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？如何类比重力场中的平抛运动来分析带电粒子的偏转？这样的引导之后学生自然会找到解决问题的方法，从而突破了难点，也培养了学生对知识的迁移能力。同时渗透事物之间普遍联系的辨证唯物主义思想。 .在上述理论分析的前提下，让学生动手动笔推导侧向速度V,侧向位移y及
16、偏转角的表达式。使学生清楚知识的来龙去脉，加深记忆，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。.引导学生分组讨论：如何改变电子射出加速电场时的速度、电子射出偏转电场时的侧向位移及偏转角的大小？进一步对加速和偏转的原理深化理解，充分挖掘学生潜能。 .用电子束演示仪验证理论分析的正确性，使学生由理性认识回到实践中来。 设置联系加速和偏转的全过程的问题进行巩固练习，培养学生应用新知综合分析问题解决问题的能力，同时进行知识反馈。 小结：设置问题1：我们怎样实现对带电粒子的控制？引导学生进行知识小结；设置问题2：学习带电粒子在电场中运动的目的是什么？理论联系实际，培学生开拓意识和创新精神。 布置作业：以巩
17、固知识，丰富学生知识面为目的，同时减轻学生负担，作业为课后1、3题，并要求学生查阅有关带电粒子加速和偏转应用的科普文章。 4板书设计：纲要式板书，力求条理清晰，体现中心内容，突出重点。 三、说课板书：（含时间分配） 全过程 : 实验引题微机模拟 加速 规律得出实验验证巩固练习带电粒子在电场中运动(二)-教学反思文理附中 柏卫东 本节课是一节关于带电粒子在电场中运动的习题课设定的教学目标为：、了解示波管的工作原理；2、电学问题，力学处理思路的总结。重点是偏转问题的进一步强化和电学问题的处理思路的总结。对于本节课本人反思如下：一、知识与能力目标并举，教学目标贯穿于始终。通过2道练习题复习检查了学生
18、对“不计重力情况下带电粒子在电场中的偏转”掌握情况，同时综合了加速与偏转自然地引入了目标1的教学，化解了非重点的教学难点问题。一般情况下，带电物体在电场中的多力作用下的运动是学生学习重点，这类问题的处理思路建立与总结更是难点，更是制约学生能力提高的“瓶颈”。在这个内容的教学中我是通过创设多种情景，展示多种典型问题，如直线运动与曲线运动以及多过程等让学生通过“先练”后“反思”来总结处理问题的方法。这也是教学中紧紧围绕的中心之一。二、教学目标的实现主要是从以下几点实施的：1、通过中等学生的展示与同伴的交流，暴露问题，适时点拨，帮其释疑。如在对开始的检查环节，暴露出对E=U/d这一关系的理解与应用上
19、的缺陷，有的学生错误认为“当粒子从板中线进入时为d/2”。而这些问题，在我事先看来都是不存在的。再如第一个例题，是斜面上直线情景中匀变速运动问题，是一道基础的又是典型的问题，在教学中是让学生先练后总结的，通过对学生的解题过程的投影发现他们解题思路仍然是对动力学关系“特别亲赖”，通过对比让学生感受到“功能关系的简洁性”，原则上应该是“能用则用”。对此，我的感悟是只要给学机会，学生和你都会有收获！学生的机会有多少，潜能就有多大，舞台就有多大！我们还有什么理由还“统治”着整个课堂呢？2、教学手段多种多样，充分运用多媒体手段辅助教学。增加了教学容量和教学的直观性，提高了学生参与的积极性。特别是实物展示
20、台的使用，能够在较短的时间内获取关于学生大量的真实的有效的信息，提高了课堂的针对性与有效性。3、通过学生的板演、实物投影展示学生的解题过程与规范性，在课堂有限的45分钟中，留15分钟给学生用于练习讨论与交流，提高了学生课堂学习的自主性与参与度。三、在以后教学中还需多加注意之处1、预设的教学内容还有未完成的地方，如多过程问题。说明课堂的节奏还需加快，容量还需增加。总之，课堂教学环节还需优化。否则教学进度会落后于同仁的。关键是会影响学生的过程性考试的成绩，进而影响学生学习的积极性可就是大事了。这一问题的产生与学生课前未做准备有关，如何指导学生对课外时间的利用上有待进一步优化，不过在这一点上也是本人
21、最困惑与无奈的地方。2、课堂时间还需再“放”，把时间尽量多的留给学生，多鼓励学生主动参与。只有把时间真正的还给学生，才能真正的了解学生对知识掌握情况，才不会有教师平时的“自我感觉良好”，考试结果出来后“气得要晕到”，为啥？“某某题目我讲过了若干遍，现在刚好考到了，还是错了一大片！”。如果平时多给学生时间，把我们老师们认为的“不是问题的问题”暴露在平时，及时纠正，不就不会有此遗憾了？我的感悟是只要给学机会，学生和你都会有收获！学生的机会有多少，潜能就有多大，舞台就有多大！我们还有什么理由还“统治”着整个课堂呢？3、练习、反思的时间还需从课堂有限的45分钟中去“挤”。练也是发现问题的最好方法之一，
22、练后的反思更是好方法中最好方法。领导要求“最后3分钟还给学生”，是非常好的做法。学生可以用于反思总结，也可以用于记忆本节重点内容。另外，“带电粒子在电场中运动”是高中物理的基础与重点的内容，也是高考中常考的内容，甚至是充当把关题的角色，仅仅依靠课堂的45分钟是远远不够的，但面对当今江苏的高考模式，我们这些“物理人”又能奈何呢？四、定位听课领导的点评1、注重知识与关注能力，教学目标符合高三教学要求，能贯穿于始终； 2、通过学生的展示与同伴的交流，在展示中暴露问题，教师能适时点拨，帮其释疑，提高课堂效率。 3、教学手段多种多样，充分运用多媒体手段辅助教学。增加了教学容量，教学的直观性，提高了学生参与的积极性，提高了学生的课堂参与度。2、本部分教学内容是高中物理核心内容之一，也是高考试卷中的重要内容，还有可能成为把关题，本节课充分关注到了这个问题，在课堂上进行了广度与深度的研究，但就目前我校学生学物理的状态看，课后的训练是远不够的，这将使本课的实际效果将大打折扣，应试能力得不到相应的提高，作为物理教师又能赖何呢？
