带电粒子在匀强磁场中的运动说课稿教案

1、带电粒子在匀强电场中的运动一、课题带电粒子在匀强电场中的运动人民教育出版社课标教材选修 3- 1，第一章第9节 二、教材内容和学情分析 教材内容1 .带电粒子在电场中的运动是高二学习了基础教材电场、电势差、电 场力做功与电势能等内容之后再学习的拓展内容。2 .通过本章节的学习，进一步理解力与运动、功与能的关系。把电场概念 与运动学、力学联系起来，学习运用运动的合成与分解、牛顿定律、动能定理解 题，提高分析问题的能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。3 .在高考中，是重点内容，属于II级要求。这一节主要研究带电粒子在静 电场中的运动问题，是对电场强度和电势分别描述电场的力的性质和能的性质

2、的 综合应用。近几年高考中对带电粒子在电场中的运动考察频率较高，尤其是在与力学知识的综合中巧妙的把电场，牛顿定律，功能关系等相联系命题。这样能较 好的检测考生的综合应用能力，电学知识解决实际问题的能力。学情分析思维基础：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。另由于本校学生的基础比较差，学习有一定难度，所以用匀强电场为例来讲 解带电粒子在电场中的加速和偏转

3、，且只选粒子初速度方向与电场方向平行和垂 直两种情况。三、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

4、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。四、教学思想启发式教学五、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。六、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

5、，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。七、教学方法讲授法、归纳法、互动探究法 八、课前准备4 .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。5 .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：多媒体课件九、课时安排：1课时十、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

6、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)1 C 1(2) W合=AEk = - mv - - mv0 (注息th合力做的功)22(3)平抛运动的相关知识(4) W=?xcos 0 (恒力一匀强电场)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

7、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、K探究 何 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 9 ,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

8、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： Vo=0,仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。方案2： VoWO,仅受电场力，电场力的方向应同 Vo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。（教师抽查学生的结果展示、激励评价）教师点拨拓展：方法一：先求出带电粒子的加速度：a = qE = qUm md再根据 v 2-v o2=2ad可

9、求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度方法方法二：由W=qlK动能定理：W合=.£ = 1 mv2 - 1 mv。222深入探究：（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件 （W=Fxo¥恒力 W=Uq任何电场） 讨论各方法的实用性。（2）若初速度为vo （不等于零），推导最终的速度表达式。学生活动：思考讨论，列式推导（教师抽查学生探究结果并展示） 教师点拨拓展:（1）推导：设初速为vo,末速为v,则据动能定理得qU = - mv2 - - mv02 22所以丫=，丫2+黑（vo=0时，v=种U）方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。(2)方法一：必须在匀

10、强电场中使用(F=qE, F为恒力，E恒定)方法二：由于非匀强电场中，公式 W=qUR样适用，故后一种可行性更高，应用 程度更高。实例探究：课本P34例题1第一步：学生独立推导。第二步：对照课本解析归纳方法。第三步：教师强调注意事项。(计算先推导最终表达式，再统一代入数值运算，统一单位后不用每个量都写，只在最终结果标出即可)过渡：如果带电粒子在电场中的加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢？下面我们通过一种较特殊的情况来研究。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， 具 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。带电粒

11、子的偏转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，具 它学生对照。此处知识简单，从快处理。3、K探究22 教师投影：如图所示，带电粒子以初速度v °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 0如何计算？与U有何关系？如图二所示。问题讨论：(1)分析带电粒子的受力情况。(2)你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么(3)你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗 ？学生活动：讨论并回答上述问题：(1)关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上。教师应

12、及时引导：对于基本粒子，如电子、质子、a粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。对于带电的尘埃、液滴、小球等， m较大，重力一般不能忽略。(2)带电粒子以初速度V0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初 速度方向成90°角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平 抛运动的研究方法是运动的合成和分解。(3)带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行。CAI课件分解展示：(1)带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。(2)在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动。 深入探究：设电荷带电

13、荷量为q,平行板长为L,两板间距为d,电势差为U,初 速为V0.试求：(1)带电粒子在电场中运动的时问(2)粒子运动的加速度。(3)粒受力情况分析。,4)粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。(5)粒子在离开电场时竖直方向的分速度。(6)粒子在开电场时的偏转角度9 o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)投影示范解析：解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力(与初速度垂直且恒定)，不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。粒子在电场中的运动时间t= L/v o加速度a= qU/md2竖直方向的偏转距离：y=1 at2 = qUL222mdvo粒子离开电场

14、时竖直方向的速度为 vy=at= qUL-mdv0粒子离开电场时的偏转角度8为：tan 9 =上=更'v0 mdvo拓展：若带电粒子的初速V0是在电场的电势差U下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢？（y, 9 ）学生探究活动：动手推导、互动检查。（教师抽查学生推导结果并展示:结论：y=4L2dtan 9 = -UL2111d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。3、示波管的原理出示示波器，教师演示操作光屏上的亮斑及变化。扫描及变化。竖直方向的偏移并调节使之变化0机内提供的正弦电压观察及变化的观察。学生活动：观察示波器的现象。卜一、板书设计带电粒子在电场中的运动（一）、带电粒子的加速设初速为V0,末速为V,由W=qlK动能定理:w= Ek1212-mv - - mv0 2212得： qU = -mv12一mvo2到达另一板时的速度为：v =v2 2qU m当vo=o时，v= 怪可 - m（二）、带电粒子的偏