带电粒子在电场中的运动教学案例及调查分析.docVIP

带电粒子在电场中的运动教学案例及调查分析 赵　虎 胡建栗 （湖北省黄石市第三中学，湖北黄石　435000） 1 教学课题-----带电粒子在匀强电场中的运动 本节内容隶属高中物理新教材第十三章第九节，大纲要求学生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。带电粒子在电场中的运动问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力，以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。 2 教学设计思想 为了让学生掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律，最好的方法是通过实验进行探索研究，但由于高中实验条件所限，在课堂上无法进行带电粒子在电场中的加速和偏转的演示实验，特别是对单个带电粒子的受力分析和运动分析，更是一般实验手段难以解决的，为此，利用现有物理资源库中的相关课件对该问题进行模拟，让学生进行自主探究性学习，通过信息技术与物理学科整合的实现，以达到以学生为主，让学生学会自主学习，自主探究，体会成功的目的。 基于以上设计思想，本节课在多媒体教室进行，要求学生一人一机，教师机通过控制平台可以将相关教学资源发送到学生机中，教师机或任一学生机上内容可通过投影仪展示在大屏幕上。 对学生信息技术能力的要求：在指定区域下载学习内容（Word文档）和教学用课件（Flash格式）并能打开，研究过程中要进行文本编辑和公式编辑器的使用，最后要将研究结果发送到教师指定目录下的共享文件夹下。 3　 教学过程[1] [导入课题] 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。 下面讨论两种最简单的情况：（1）利用电场使带电粒子加速， （2）利用电场使带电粒子偏转。 我们以匀强电场为例。 [板书] 带电粒子在匀强电场中的运动 [投影问题1]：若带电粒子在电场中所受合外力为零时，粒子将保持何种状态？ 学生答：（静止状态或匀速直线运动状态） [投影思考题1] 如图，带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？ 学生答：（带电粒子处于静止状态，∑F=0，mg=Eq，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，所以带电体带负电。） [投影问题2]：若带电粒子在电场中所受合外力不等于零且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将何种运动？ 教师引导学生利用电脑中的多媒体课件进行自主研究。 [学生探究活动] 学生在各人电脑上打开“带电粒子在电场中的运动”多媒体课件[2](见下图)进行自主研究并得出结论： 打入正电荷，将做匀加速直线运动。打入负电荷，将做匀减速直线运动。 [投影问题3]：对在电场中做匀加速直线运动的正电荷，你能推导出其运动到负极板时速度的表达式吗？已知正负极板间的电势差为U，q和m为带电粒子的电量和质量，v0为粒子进入电场时的初速度。 要求学生在电脑上用Word写出推导过程并通过教师机在大屏幕上展示出来。 [学生探究活动] 学生的第一种方法和基本思路如下： 根据 F=qE ， F=ma ， U=Ed ， qE=ma 得到a＝，结合运动学公式　v2-v02=2ad 得到 v2=v02+2ad= v02 + 2qU/m 最终得到结果： v = 学生的第二种方法和基本思路如下： 根据 W=qU 结合动能定理 得到 最终得到结果：v = [投影问题4]：若带电粒子进入电场时的初速度为零，v的表达式又如何？ 学生回答：　v =　　　　 [投影问题5]：若不计带电粒子的重力，初速度v0⊥E，带电粒子将在电场中做何种运动。 教师在屏幕上投影平抛运动的相关运动规律，引导学生复习相关知识点。 相关知识点复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。 [学生探究活动] 学生继续利用多媒体课件(如下图)研究并得出结论：与平抛运动相似，不计mg，v0⊥E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。 [投影问题6]：若两板间距为d，板长为L，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量 为+q。若粒子能穿过电场，而不打在极板上，试求：带电粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y； [学生探究活动] 粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t；在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，y=at2/2，为侧移。 [投影作业] (1)上网查找并了解北京正负