高一物理沪教版选修3-1 2.5探究电子束在示波管中的运动 教案

2.5探究电子束在示波管中的运动

三维目标

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。

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。

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。

教学思想

启发式教学

重、难点分析

重点分析： 初速度为零时，粒子沿场强方向做匀加速直线运动；垂直于场强方向入射时，粒子的运动为抛物线运动

难点分析：带电粒子在电场中的偏转中的侧移量、偏转角的掌握。归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的常用方法。

教学策略

带电粒子在电场中加速和偏转的原理，是本节的重点。通过观察带电粒子在电场中的加速、偏转实验来增加直观性。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。对以上重难点内容，通过例题来突出和突破。

教学方法

讲授法、归纳法、互动探究法

课前准备

1.学生的学习准备：预习牛顿第二定律的内容是什么，能定理的表达式是什么，抛运动的相关知识点。

2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案

3.教具：多媒体课件

课时安排：1课时

教学过程分析和设计

(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。

学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。

师生互动强化认识：

(1)a=F合/m(注意是F合)

(2)(注意是合力做的功)

(3)平抛运动的相关知识

(4)W=F•xcosθ(恒力→匀强电场)    W=qU(任何电场)     

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。

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。

 

　

(三)合作探究、精讲点拨

带电粒子的加速

1.【探究1】带电粒子经过电压U加速，如何求获得的速度？

教师活动：提出问题

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?

相关知识链接：合外力与初速度在一条直线上，改变速度的大小；合外力与初速度成90°，仅改变速度的方向；合外力与初速度成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向）

学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。

学生介绍自己的设计方案。

师生互动归纳：(教师要对学生进行激励评价)

方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。

方案2：v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。

教师投影：加速示意图．

学生探究活动：上面示意图中电荷电性换一下能否达到加速的目的?

(提示：从实际角度考虑，注意两边是金属板)

学生汇报探究结果：不可行，直接打在板上。

学生活动：结合图示动手推导，当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。