高二物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案

2024-07-13

高二物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案（精选4篇）

1.高二物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案篇一

【课题】

《带电粒子在匀强电场中的运动》──人民教育出版社新课标教材《选修3-1》，5月第一版，第一章第8节。

【学习任务分析】

1、探究带电粒子在匀强电场中的加速、偏转规律。

2、探究示波管的工作原理。

【学习者分析】

思维基础：平时教学中，注重“模型分析-猜想-实验验证-上升理论”模式的教学，学生已习惯于这种科学探究的学习模式。

心理特点：学生在强烈兴趣(实验引入)的驱使下，利用已有知识进行新规律的探究，既有挑战性，也有成就感。

已有知识：学生熟悉自由落体运动规律;理解粒子在电场中的受力特征和功能关系。

【教学目标】

一、知识与能力

1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析和解决加速和偏转方面的问题。

2、知道示波管的基本原理。

3、让学生动脑(思考)、动笔(推导)、动手(实验)、动口(讨论)、动眼(观察)、动耳(倾听)，培养学生的多元智能。

二、过程与方法

1、通过复习自由落体运动规律，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。

2、通过由浅入深、层层推进的探究活动，让学生逐步了解示波管的基本原理。

3、使学生进一步发展“猜想-实验理论”的科学探究方法，让学生主动思维，学会学习。

三、情感态度与价值观

1、通过理论分析与实验验证相结合，让学生形成科学世界观：自然规律是可以理解的，我们要学习科学，利用科学知识为人类服务。

2、利用带电粒子在示波管中的蓝色辉光、示波器上神奇变换的波形，展现科学现象之美，激发学生对自然科学的热爱。

【教学过程分析和设计】

一、实验引入，激发兴趣

1、接通示波管电源，演示带电粒子在电场中运动撞击气体而发出蓝色辉光，调节加速和偏转电压，轨迹发生改变，引发学生强烈兴趣。指出蓝色辉光不是电子，但可以显示电子运动轨迹，如图所示。

2、接通示波器电源，演示荧光屏上的正弦图像，如图所示。

3、在大屏幕上投影出本节课的学习目标。

二、探究带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律

1、〖探究1〗带电粒子经过电压U加速，如何求获得的速度?如图一所示。

学生动笔推导，老师巡堂，找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，其它学生对照。此处为刚学内容，一般学生都能很快由动能定理推出速度。从快处理。

2、提问：平抛运动的规律?

学生动笔推导，老师巡堂，找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，其它学生对照。此处知识简单，从快处理。

3、〖探究2〗带电粒子以初速度v0垂直电场方向进入偏转电场，从另一端穿出。粒子在电场中做何运动?其偏转距离y和偏转角的正切值tan θ如何计算?与U有何关系?如图二所示。

学生推导，老师巡堂，个别指导。时间约5分钟。找一个书写正确工整的手稿投影在大屏幕上，教师作出评价，其它学生对照。

4、〖探究3〗带电粒子以vt速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动?在荧光屏上的偏转距离y′如何计算?y′与U有何关系?如图三所示。

三、探究示波管的工作原理

1、提问：若x=l=4cm，v0=8×10m/s，则电子穿过偏转电极间的时间t为多少?意味着什么?

学生通过简单计算，易知t=l/v0=1/(2×10)s，即为20亿分之1秒!可以认为电子的偏转是几乎不需要时间的。若偏转电压发生变化，则电子在荧光屏上的位置同步变化!如图四所示。这是理解示波管原理的关键所在。

862、〖探究1〗探究荧光屏上图像与竖直方向电压关系

探究方式：先投影出表格中左边电压图像，学生分组讨论、猜想，小组发言陈述荧光屏上可能图像及理由，再由老师实验演示(从学生信号源向示波器输入方波信号，扫描置于“外x”档)，与表格右边图像对照，是否一致。当猜想与实验结果一致时，学生能立即享受到成功的喜悦;不一致时，更能引发学生思考，学生在解决思维冲突中构建知识，提高能力。

3、〖探究2〗探究荧光屏上图像与水平方向电压关系

说明：将方波电压由竖直方向变为水平方向的规律是容易理解的，但偏转电压由跳跃式的变为连续变化的锯齿波，学生在思维上有较大难度。而在第1步中通过计算得出偏转时间极短，这里还可以与锯齿波的周期进行比较，电子大概在锯齿波周期的千万分之一内就通过了偏转电场!可以认为，电子在迅速穿过偏转电场过程中，偏转电压还“来不及”变化!由此得到每一个瞬时电压对应于荧光屏上一个唯一点，荧光屏上的位置与电压同步均匀变化，这个过程叫“扫描”。有此基础，以后的探究就简单多了。

4、〖探究3〗探究示波管原理

说明：先行呈示水平和竖直方向电压波型，学生作出猜想、讨论、小组发言，阐述荧光屏将出现何种图像和理由;再由老师实验演示;最后由几何画板课件模拟两个匀速直线运动合成规律(如左下图所示)，以加强理解。

正弦波图像的显示原理与方波基本相同，探究步骤同上。用几何画板课件模拟一个匀速直线运动和一个简谐运动合成规律(如右上图所示)，以加强理解。

四、课外探究活动

1、如何得到如下所示波型?同学之间可以通过讨论、猜想，到实验室进行实验验证。必要时可以寻求老师和实验员的帮助。

2、上网查询了解示波器有哪些用途?有哪些种类?将结果发布在校园论坛上，与大家共享。

五、作业

1、课后练习

【教学策略】

一、提出先行组织者，逐步分化，综合贯通

从3个方面执行知识的先行组织：

1、通过示波管辉光和示波器正弦波型演示，激发学生强烈兴趣，然后在大屏幕投影出学习目标，形成学习动机。

2、复习相关已有知识，如自由落体运动规律、电场知识。

3、在知识的组织结构功能方面，表现出形式图式的性质和特征：设计理解示波管工作原理的表格，目标任务一目了然。

二、知识建构

通过复习旧知识，构建新知识，着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容，调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区而达到其困难发展区的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展。

三、支架式教学

采用“剥壳”方式，将示波管原理的难度层层分解，使学生从最低一级“支架”逐渐往上“爬”，“爬”不上去还可以从目标表格退回学习，理解后继续前进，让学生一步步取得成功。

四、探究式学习

1、让学生自己根据已有知识推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律，获得合理知识结构。

2、设计表格，让学生自己探究出示波管的工作原理。

3、学生分组探究，培养学生的协作、沟通、表达能力和团队精神。

【教学评价与反思】

一、成功之处

1、运用国内外先进教学理念，采用探究式教学，支架式设计，让学生自己获得规律，理解原理，学生的学习效果和知识的牢固程度要远远优于传统教学模式。事实证明，学生在以后做示波器实验时已相当熟练;即使经过一年后，高三复习时也有大部分学生对该部分知识记忆犹新。

2、采用“理论—猜想—实验理论”模式，有效调动学生多种感官，发展学生多元智能，面向全体学生，让具有不同特点的学生都能得到发展，注重因材施教。

3、以学生为课堂主体，老师起着引领方向和监控全局的作用。老师的主体作用表现在课前：如何引入?如何设问?如何设计探究的层次和难度?设计合理的教学设计，永远是一项极具挑战性和创造性的工作。

4、这节课的重点是推导、理解规律而非计算。为了避免在计算上花费太多时间，两个例题中都不要求算出结果，因为粒子速度、偏转距离和偏向角对示波管的原理影响都不大。但有一个数据是很重要的──粒子穿过偏转电场的时间极短。把此细节放大，是为了让学生理解偏转距离随偏转电压同步变化，这是理解示波管原理的关键所在。

5、采用多媒体技术，免去板书时间，大大提高课堂执行效率。采用幻灯片投影，方便学生交流学习成果。

二、问题反思

1、学生能力因人而异，在推导规律过程中，少数学生不能按时完成，影响对后续知识的理解。但探究模式为大势所趋，老师最好不要代替学生进行推导。要让学生逐渐适应探究学习，提高独立研究能力，有困难的学生可课后单独指导。

2、课堂容量较大，既有理论推导，又有猜想讨论，还有实验验证。老师要宏观调控，合理分配时间。重点在弄清基本原理，不能增加其它例题，留待后续解决。

3、学生对示波管的原理还处在探究中，加之示波器的面板又十分复杂，因此不可能由学生自己完成探究实验。学生的主体作用表现在理论推导、猜想分析等一系列思维活动中，实验均为老师演示。以后有专门的学生实验来练习使用示波器。

2.高二物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案篇二

F洛提供向心力, F洛始终与v垂直且沿半径指向圆心, 只要能画出带电粒子轨迹上任意两点的F洛的作用线, 其延长线的交点即为圆心O. (1) 已知入射方向和出射方向 (如图1) ; (2) 已知入射方向和出射点 (如图2

二、半径的确定和计算

一般运用几何知识, 常用三角函数关系、三角形知识 (如正弦定理、余弦定理) 等来求解. (1) 粒子速度的偏向角φ等于回旋角 (圆心角) α, 并等于弦AB与切线的夹角 (弦切角) θ的2倍, 即φ=α=2θ. (2) 相对的弦切角θ相等, 与相邻的弦切角θ'互补, 即θ+θ'=180°.

三、时间的确定

粒子在匀强磁场中运行一周的时间为T=2πm/q B, 当粒子通过的圆弧所对应的圆心角为θ时, 其运动的时间t= (θ/360°) T (θ-角度制) 或t= (θ/2π) T (θ-弧度制) .

例1如图4所示, 圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场, 一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场, 经过Δt时间从C点射出磁场, OC与OB成60°角.现将带电粒子的速度变为v/3, 仍从A点沿原方向射入磁场, 不计重力, 则粒子在磁场中的运动时间变为 ()

分析: (1) 粒子做圆周运动的圆心是O点吗?怎样找? (2) 要求粒子在磁场中运动的时间, 就要先找圆周运动轨迹对应的圆心角, 再利用周期公式求解.

解析:设带电粒子以速度v射入磁场做圆周运动, 圆心为O1, 半径为r1, 则根据qv B=mv2/r, 得r1=mv/q B, 根据几何关系得R/r1=tanφ1/2, 且φ1=60°.

当带电粒子以v/3的速度射入时, 轨道半径, 圆心在O2, 则.即.

故φ2/2=60°, φ2=120°;带电粒子在磁场中运动的时间, 即Δt2=2Δt1=2Δt, 故选项 (B) 正确, 选项 (A) (D) 错误.答案选 (B) .

例2如图5所示, M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板, 两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+q, 质量为m (不计重力) , 从点P经电场加速后, 从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域, 磁感应强度大小为B, 方向垂直于纸面向外, CD为磁场边界上的一绝缘板, 它与N板的夹角为θ=45°, 孔Q到板的下端C的距离为L, 当M、N两板间电压取最大值时, 粒子恰垂直打在CD板上, 求: (1) 两板间电压的最大值Um; (2) CD板上可能被粒子打中的区域的长度..

解析: (1) M、N两板间电压取最大值时, 粒子恰垂直打在CD板上, 所以圆心在C点, 如图所示, CH=QC=L.故半径r1=L.又因为, 且, 所以.

3.高二物理《带电粒子在匀强电场中的运动》教案篇三

柳林一中

杨改艳

一、教材分析

本专题是是历年高考的重点内容。本专题综合性强，理论分析要求高，带电粒子的加速是电场的能的性质的应用；带电粒子的偏转则侧重于电场的力的性质，通过类比恒力作用下的曲线运动（平抛运动），理论上探究带电粒子在电场中偏转的规律。此外专题既包含了电场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转化和守恒，有关类比和建模等科学方法的应用也比较典型。探究带电粒子的加速和偏转的规律，只要做好引导，学生自己是能够完成的，而且可以提高学生综合分析问题的能力。

二、教学目标：

（一）知识与技能

1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．

2、知道示波管的构造和基本原理．

（二）过程与方法

通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力

（三）情感、态度与价值观

通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神

三、教学重点难点

重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律

难点：运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题

四、学情分析

带电粒子在场中的运动（重力场、电场、磁场）问题，由于涉及的知识点众多，要求的综合能力较高，因而是历年来高考的热点内容，这里需要将几个基本的运动，即直线运动中的加速、减速、往返运动，曲线运动中的平抛运动、圆周运动、匀速圆周运动进行综合巩固和加深，同时需要将力学基本定律，即牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等进行综合运用。

八、教学过程

(一)预习检查、总结疑惑

教师活动：引导学生复习回顾相关知识点（1）牛顿第二定律的内容是什么?（2）动能定理的表达式是什么?（3）平抛运动的相关知识点。（4）静电力做功的计算方法。

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标

带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。具体应用有哪些呢?本节课我们来研究这个问题．以匀强电场为例。

（三）合作探究、精讲点拨

[学生活动：结合所学知识，自主分析推导。

（教师抽查学生活动结果并展示，教师激励评价）

3、示波管的原理

出示示波器，教师演示操作 ①光屏上的亮斑及变化。②扫描及变化。

③竖直方向的偏移并调节使之变化。

④机内提供的正弦电压观察及变化的观察。学生观察示波器的现象。

学生活动：结合推导分析教师演示现象。

（四）反思总结，当堂检测。

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。1．带电粒子的加速

(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动．

(2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量．

(初速度为零)；

此式适用于一切电场． 2．带电粒子的偏转

(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)．

(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：

①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．

②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．

（五）布置预习。

1、书面完成 “问题与练习”第3、4、5题；思考并回答第1、2题。

4.带电粒子在电场中的运动说课稿篇四

各位领导、各位评委老师大家好！

我说课的题目是《带电粒子在电场中的运动》，下面我从教材分析、学情分析、教学目标、教法与学法分析、教学过程设计和教学效果评价六个部分对本节课进行说明。

一、教材分析

1、教材的地位和作用

本节是高中物理选修3-1第一章的第9节。本节内容是电场知识的重要应用之一，是力学知识与电学知识的综合应用，通过对本节课的学习，学生能够把电场知识和牛顿运动定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机的结合起来，加深对力学、电学知识的理解，有利于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。

2、教学重点、难点

根据高中新课标，在理解教材的基础上，确定本节的：重点：带电粒子在电场中加速和偏转的原理难点：带电粒子的偏转

二、学情分析

学生已经学习了力学和电学的基本知识，初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。考虑学生的实际情况，教学时密切联系旧有知识，引导学生亲自动手推导，把突破难点的过程当成巩固和加深对旧有知识的理解应用过程，从而培养学生分析问题的能力。

三、教学目标

根据教学大纲和考试说明的要求，结合新课标理念和学生实际制定如下三维目标：

1、知识与技能目标：

（1）理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理。

（2）培养学生观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。

2、过程与方法目标：采用师生互动、学生口、脑、手并动，发挥学生的主观能动性，引导学生自主学习，展示学生个性，深化学生科学思维的方法。

3、情感态度与价值观目标：通过学生由旧有知识探究新知识的过程，体验物理知识的前挂后联，感受物理知识与实际问题的和谐统一。

四、教法与学法分析

1、教学方法和手段

本节主要采用启发引导、诱思探究的教学方法，运用多媒体课件演示电子的运动，使微观粒子运动的过程宏观化，从而创设物理情景，激发学生学习兴趣。通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨分析问题的方法思路，引导学生亲自参与获取知识，提高学生的学习能力。充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则。应用多媒体教学手段，提高教学效率。

2、学法指导

学法在教与学的双边活动中占据极其重要的地位，学而得法是教学的最终目的，“授之以鱼不如授之以渔”，引导学生采用互动探究法、讨论

学习法、归纳总结法，培养学生观察、分析、推理、总结、理论联系实际的学习能力，使学生在联系旧有知识的基础上归纳总结出新的规律，在此基础上完成学习任务。

五、教学程序设计

为了切实完成教学目标，对教学环节采取如下设想：

（一）导入新课（约3分钟）

运用多媒体课件模拟电子束的运动径迹，学生会对电子如何获得速度和怎样控制电子束的偏转方向产生疑问？从而创设物理情景，激发学习兴趣引入新课。

（二）新课教学（约30分钟）

用多媒体课件演示与问题探讨相结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。

1、带电粒子的加速

（1）用课件演示电子束在加速电场中的运动，引导学生思考如何求电子射出电场时的速度V？让学生动手推导。

（2）引导学生分组讨论：速度V的求解方法？