10.5 带电粒子在电场中的运动 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

带电粒子在电场中的运动 教学设计 课题 带电粒子在电场中的运动 单元 10 学科 物理 年级 高二 教材 分析 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修3第10章第5节的内容, 本节内容由“带电粒子的加速”“带电粒子的偏转”“示波管的原理”三部分组成。教学内容的梯度十分明显，这样的安排也符合学生的认知规律。由于力学与电学的综合程度逐渐提高，学生学习出现一些困难也是正常现象。教师应该帮助学生铺设合理的台阶，逐步提高他们的综合分析能力。 教科书是通过例题的形式来研究带电粒子的加速和偏转问题的。这样的处理可以防止出现 “加速度公式，位移公式、速度公式、偏转角公式”等，因为记忆这些公式不仅加重学生负担，更严重的是会淡化学生研究问题时的物理意识。 示波管原理部分不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要求有一定的空间想像能力。 教学目标 物理观念：通过学习运用静电力、电场强度、静电力做功等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量，强化对带电粒子在电场中运动规律的进一步理解，能综合应用力学和电学知识解决实际问题。 科学思维：通过电子在电场中加速、偏转过程的建构，提升分析、推理、建模能力；通过计算电子在加速电场中的末速度及偏转电场中的偏转位移，提升数学计算能力；通过示波器成像原理的分析，培养空间想象能力和逻辑推理能力。 科学探究：通过阴极射线管中荧光现象分析,培养观察能力及树立证据意识；通过基于阴极射线管荧光现象及示波器的图像观察，能够初步猜想示波器的结构；通过示波器成像的实际操作，树立证据的意识。 科学态度与责任：通过阴极射线管及示波管的学习，体会静电场知识对科学技术的影响，培养学生热爱科学的精神。 重点 电子在加速电场中的运动规律 电子在偏转电场中的运动规律 示波器原理分析 难点 示波器结构初步猜想 示波器的工作原理分析 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 这是一阴极射线管，阴极阳极加高压，大家观察，你们观察到什么现象？为什么会产生绿色荧光呢？银白色的铝片上涂有荧光物质，当阴极射线射到铝片时能够发出荧光，能显示出射线的运动径迹，科学家汤姆孙证实了这种射线是高速运动的电子流；高速电子流与荧光物质相碰能发光，能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化，其实我们生活中很多这样的装置，你能知道哪些呢？ 展示电视机显像管、示波器、阴极射线管演示仪（演示），他们都需获得速度很大的电子流，结合刚才的实验，思考如何能够使电子获得较大的速度？ （阴阳极加了高压，在两极间产生强电场） 观察实验、回答问题并思考老师新提出的问题， 为引入本节课题作铺垫,并引起学生学习的兴趣并思考问题 初步形成对示波器结构的认识 任务1：如何使电子加速 一、带电粒子在电场中的加速 1.电子的加速 问题1：阴阳极示意图，电子在阴极附近，要强使电子向阳极运动，电场的方向朝哪？ 问题2：若电场是匀强电场，电子将会做什么样的运动？（受力） 若把两极间的电场看成匀强电场，两板间的距离为L,两极间的电压为u,电子质量为m、电荷量为q， 问题3：求电子到达阳极板时的速度？ 问题4：是否还有其他的思路呢？ 学生用不同的方法做题，让两人在黑板上展示。 问题5：通过刚才的解决问题过程，你有何感受？看来解决加速问题既可以从力的视角，也可能从视角解决问题，你觉得那种方法更好？ 问题6：若要求电子在电场运动的时间、加速度，怎么办？ 问题7：其实更多的时候遇到的是非匀强电场，非匀强电场的问题解决思路是什么呢？ 二、带电粒子在电场中的偏转 当电子加速以后沿直线达到达荧光屏的中心处，于是出现一亮点， 问题1：如何能使亮点的位置下移一段距离呢？水平方向上运动的铁球，如何让它偏离原来运动的方向？ 在电子运动的方向上加垂直电子运动方向（竖直方向）的电场，电场力的方向与电子运动方向不共线，就会发生偏转。 问题2：展示示意图，要想让电子向下偏转，需要加何方向的电场？ 问题3：若两极板间的电场是匀强电场，电子将会什么样的运动？（受力）以前是否学过类似的运动？ 问题4：我们以前怎么解决平抛运动问题呢？ 偏转电场可看做匀强电场，带电粒子的电荷量为q、质量为m，以初速度V，垂直电场线射人两极板间的匀强电场。板长为L、板间距为d，两极板间的电势差为U。 求：电子的偏转位移及偏转角度。 问题5：要求偏转位移，需要知道哪些物理量？如何求出加速度？如何求出时间？ 偏转位移： y= at2 加速度： 穿越两极板的时间：； 离开电场时的偏移距离： 离开电场时的偏转角： 问题6：谈谈我们求偏转位移与速度方向的夹角思路？ 问题7：如何让偏转位移大一些？ 问题8：若电子由加速电场进入偏转电场，偏