资源简介
§10-5课时教学设计
教学设计
课题
课型 新授课R 章/单元复习课 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.教学内容分析
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。
2.学情分析
学生在匀速直线运动规律实验的基础上，通过教师引导，利用匀变速直线运动的v-t图像对匀变速直线运动基本规律进行分析与推导，符合学生认知水平与大多数学生的能力水平；学生通过“实验探究获取数据”→“作图像”→“分析图像及数据”→“寻找规律”→“理解并应用所得规律”的过程，逐步掌握必备物理知识，形成科学推理实验探究的科学思维，最后达到解决生产生活实际问题的高度。
3.学习目标
（1）通过对带电粒子在电场中运动的分析，强化对电场这一概念的理解，并能综合应用力学和电学知识解决实际问题。（物理观念） （2）通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析以及对示波器原理的分析，培养学生的分析、推理能力。（科学思维） （3）通过学习处理带电粒子在电场中运动的问题,培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。（科学探究） （4）通过对相关知识的应用，培养学生热爱科学的精神。（科学态度与责任）
4.学习重点难点
教学重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律 教学难点：综合应用力学和电学知识处理偏转问题
5.教学辅助支持
多媒体课件、示波器
6.教学活动设计
过程学习内容与教师活动（引领性问题）学生任务或学习活动设计设计意图或评价目标环节一 中国散裂中子源包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，以及一期三台供科学实验用的中子散射谱仪。 主要原理是通过离子源产生负氢离子，利用一系列直线加速器将负氢离子加速到80MeV，之后将负氢离子经剥离作用变成质子后注入到一台快循环同步加速器中，将质子束流加速到16亿电子伏特，速度相当于0.9倍光速，把质子束当成“子弹”，去轰击原子系数很高的重金属靶，金属靶的原子核被撞击产生中子，射向样品，科学家通过围绕样品的谱仪“收集”被散射的中子，获得样品物质结构的信息 问题：带电粒子是如何加速获得很高的动能的？如何计算加速后带电粒子的动能？思考、讨论引入新课、激发学生学习兴趣环节二内容1 情境：真空中有一对平行金属板间距为l，两板电势差为U.质量为m、带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止开始运动.计算到达负极板的速度. 问题1：两板间是什么电场？带电粒子所受静电力有何特点？ 问题2：金属板间的场强是多大？如何求带电粒子运动的加速度？ 问题3：根据匀变速直线运动规律，粒子到达负极板的速度是多大？ 问题4：静电力做功使得带电粒子动能增加。静电力做多少功？到达负极板的动能是多少？带电粒子恰好到达负极板的速度是多大？ 问题5：若两板间是非匀强电场，但两板电压不变。带电粒子到达负极板速度是多大？ 问题6：解决带电粒子做匀加速运动的思路有哪些？应用动能定理有什么优越性？ 学生任务1 学生思考得出： 解法1：用匀变速直线运动规律求解 带电粒子合力是静电力，板间场强 E= 根据牛顿第二定律，Eq=ma a= 由速度位移公式，v2=2al 解得 v= 解法2：动能定理 静电力做功等于粒子动能的增加量， Uq 解得：v= 使用匀变速规律和能量两种思路求解，体会用动能定理求解的简便性和快捷。当是非匀强电场，运动学公式不能使用，动能定理依然可求解问题，检测目标2内容2 例题1 教材44页例题1 学生任务2 得出分析思路：由于静电屏蔽，带电粒子在圆筒内不受力，做匀速直线运动；在两个圆筒间做匀加速直线运动。在两个圆筒间隙运动增加的动能相同，均为Ue，进入第n个圆筒，加速次数为n，获得动能为nUe，求出进入第n个圆筒时的速度，根据匀速直线运动求出圆筒长度。将带电粒子的加速规律进行实际应用，检测目标2环节 三内容3 我情境：两平行金属板接在电压为U 的电源正、负极上.板长为l，两板间距为d.电荷q、质量为m，以速度v0沿中间连线方向进入电场. 问题1：画出电荷受到的静电力方向。静电力变化吗？加速度变化吗？电荷做什么运动？ 问题2：电荷受力方向和初速度方向有何关系？轨迹是直线还是曲线？ 问题3：如何研究带电粒子在偏转电场中的运动？ 问题4：粒子在电场中的运动时间是多少？ 问题5：粒子离开电场时速度是多大？速度偏向角是多少？ 问题6：粒子离开电场，沿电场方向偏移的距离y是多少？学生任务3 学生思考得出： 带电粒子静电力不变，加速度不变，做匀变速曲线运动。沿初速度方向做匀速直线运动，在电场中的运动时间为 t= 沿电场方向，加速度为 a= 偏转位移y=at2=()2 沿电场方向速度 vy=at= 离开电场时的速度 v= 速度偏向角 tanθ= 利用已有数学知识进行分析推理，检测目标2 内容4 【例题2】如图，电子以v0=2.4×107m/s速度进入平行金属板，偏转电压U=160V，板长l=4.0cm，间距d=1.0cm.在金属板右侧相距L=18cm处有一荧光屏.求： (1)电子离开偏转电场时的偏距OP '； (2)电子打在荧光屏上的偏距OP。 学生任务4 学生利用类平抛运动的知识进行分析解答利用已有物理公式进行验证检测目标3 环节四内容5 介绍示波管结构：加速电极、两个偏转电极、荧光屏。 YY’方向加偏转电压，控制电子束打在YY’方向位置，电压越大，YY’方向偏转距离越大；XX’方向加偏转电压，控制电子束打在XX’方向位置，电压越大，沿XX’方向偏转距离越大。 思考与讨论： 问题1.XX'和YY'均不加电压，电子打在荧光屏上哪一个位置？ 问题2：XX'不加电压，YY'分别加图示电压，荧光屏上显示什么形状？ 问题3：YY'加正弦电压 XX'加锯齿形电压，画出荧光屏上的图形形状。 学生任务5 思考与讨论 体会示波器测量信号电压的原理与方法，了解物理知识在生产生活中的重要应用，检测目标3、4课堂小结带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同。研究时，主要可以按两条线索展开。(1)力和运动的关系——牛顿运动定律；（2）功和能的关系——动能定理。我们处理了带电粒子的加速，带电粒子的偏转问题。最后根据偏转问题处理方法讨论了示波管的原理。思考、整理掌握带电粒子在电场中偏转的规律，能运用力学的方法处理粒子运动问题
7.板书设计
§§10.5 带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的加速 Uq=mv2 带电粒子在电场中的偏转 沿极板方向：l=v0t 垂直极板：a= vy=at 偏转距离 y= 速度：v= tanθ= 三、示波管的原理
8.作业与拓展学习设计
基础性作业： 1.有一束正离子，以相同速率从同一位置垂直进入带电平行板电容器的匀强电场中，所有离子运动轨迹一样，说明所有离子 ( ) A．具有相同质量 B．具有相同电量 C．电量与质量比相同 D. 属于同一元素同位素 综合性作业： 2. 原来都静止的质子(氢原子核H)和粒子(氮原子核He)，经过同一电压加速以后，它们的速度大小之比为 ( ) A．1 : l B．1 : 2 C．1 : 4 D．: 1 拓展类作业： 3.如图甲为一对长度为L的平行金属板，在两板之间加上图乙所示的电压．现沿两板的中轴线从左端向右端连续不断射入初速度为v0的相同带电粒子(重力不计)，且所有粒子均能从平行金属板的右端飞出，若粒子在两板之间的运动时间均为T，则粒子最大偏转位移与最小偏转位移的大小之比是( ) 甲 乙
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
10.教学反思与改进
（本节教学内容是带电粒子在电场中的运动，需要学生综合利用牛顿运动定律、能量、电场的知识对带电粒子的运动进行分析，综合性强，对学生的要求较高。本节课的教学应该结合对力学知识的复习，帮助学生构建综合运用三大力学观点解决问题的物理观念。）
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