人教版高中物理選修31第一章第9節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題課教學(xué)設(shè)計(jì)（無(wú)答案）

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題課三門中學(xué) 葉美蓮一、設(shè)計(jì)思路帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用。電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，本節(jié)內(nèi)容延續(xù)了之前學(xué)習(xí)的動(dòng)力學(xué)和功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究帶電粒子在電場(chǎng)中的兩個(gè)相關(guān)問(wèn)題（動(dòng)力學(xué)問(wèn)題和能量問(wèn)題）。本節(jié)課著重分析帶電粒子在電場(chǎng)中的幾種運(yùn)動(dòng)（勻變速直線運(yùn)動(dòng)，勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)），設(shè)計(jì)的知識(shí)有靜電場(chǎng)力和能的性質(zhì)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成和分解等內(nèi)容。所學(xué)的習(xí)題需要典型，同時(shí)也要體現(xiàn)一定的層次性，難度由易到難。想通過(guò)三個(gè)習(xí)題對(duì)應(yīng)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)，總結(jié)出帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的相關(guān)策略，審題過(guò)程中朝引的方向，受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、及其規(guī)律的選擇。抓住電場(chǎng)力的特點(diǎn)與重力的相似，采取等效的思想，類比在物體在重力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，起到化陌生模型為熟悉的模型，有助于解答。通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，加深對(duì)力、電知識(shí)的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)打下基礎(chǔ)。二、前期分析電場(chǎng)是電學(xué)的基本知識(shí)，是學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是本章知識(shí)的重要應(yīng)用之一，是力學(xué)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)的綜合。在學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)和考試說(shuō)明中都把該內(nèi)容列為理解并掌握的內(nèi)容，也是高考必考內(nèi)容之一。 學(xué)生已有的知識(shí)框架：1.力學(xué)中的相關(guān)處理方法： （1）采用運(yùn)動(dòng)和力的觀點(diǎn):牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解；（2）采用功能方法來(lái)解答相關(guān)問(wèn)題。2.了解類比和建模等科學(xué)方法的應(yīng)用。3.在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)力是恒力，電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，只與初末狀態(tài)的電勢(shì)差有關(guān)，電場(chǎng)力做功引起粒子電勢(shì)能的改變，這些性質(zhì)與重力的特征相似，所以在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)我們可以采用類比相似的方法來(lái)學(xué)習(xí)。 學(xué)生學(xué)習(xí)一些新的運(yùn)動(dòng)，需要有原有的知識(shí)為基礎(chǔ)，前后知識(shí)聯(lián)系越緊密，越容易為教學(xué)提供比較清晰的知識(shí)線索，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)上的循序漸進(jìn)。我們要通過(guò)典型題目的訓(xùn)練和講解，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，使學(xué)生模型明確，思路清晰，合理利用物理規(guī)律解決物理問(wèn)題。重點(diǎn)：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律 。難點(diǎn)：總結(jié)出帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的解答策略。三、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1了解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。2重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。3 掌握在電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的解答策略（二）過(guò)程與方法 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。2培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。四、教學(xué)過(guò)程: （一）開(kāi)門見(jiàn)山的引入 本節(jié)課學(xué)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。在電場(chǎng)中比較典型的運(yùn)動(dòng)有：勻變速直線運(yùn)動(dòng)，類平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)曲線勻變速曲線（類平拋）圓周運(yùn)動(dòng)直線勻速直線勻變速直線（二）拋磚引玉對(duì)于學(xué)習(xí)，“有法則活，有法則通”，我們一起來(lái)研究和歸納一下帶電粒子在電場(chǎng)中三種運(yùn)動(dòng)的解答策略。例1：（多過(guò)程的勻變速直線運(yùn)動(dòng)）如圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球在B板下方距離B板為H處，以初速度v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)(1)帶電小球在板間做何種運(yùn)動(dòng)?(2)欲使小球剛好打到A板，A、B間電勢(shì)差為多少？ 審題建議：1.對(duì)象過(guò)程選擇；2.初始狀態(tài)、受力分析；3.“剛好”的意義是什么4.規(guī)律選擇。 展示學(xué)生成果：把學(xué)生的解答過(guò)程進(jìn)行投影，評(píng)價(jià)學(xué)生的受力圖、運(yùn)動(dòng)圖及其所采取的規(guī)律。教師歸納要點(diǎn)深化：1.粒子的重力考慮與否2.電場(chǎng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的考查（涉及幾個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，不同過(guò)程的受力如何，針對(duì)不同階段確定相應(yīng)的規(guī)律）3.電場(chǎng)中能量問(wèn)題的考查（重力做功對(duì)于著重力勢(shì)能的變化，電場(chǎng)力做功對(duì)應(yīng)著電勢(shì)能的變化）師生共同總結(jié)：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，是對(duì)之前在力學(xué)中的延續(xù)和拓展，同樣需要受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，對(duì)于多過(guò)程的勻變速直線運(yùn)動(dòng)可以采取動(dòng)能定理進(jìn)行解答。例2：（類平拋運(yùn)動(dòng)） 如圖所示，陰極A受熱后向右側(cè)空間發(fā)射電子，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電子的初速率有從0到v的各種可能值，且各個(gè)方向都有。與A極相距的地方有熒光屏B，電子擊中熒光屏?xí)r便會(huì)發(fā)光。若在A和B之間的空間里加一個(gè)水平向左、與熒光屏面垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，求B上受電子轟擊后的發(fā)光面積。審題建議：1.對(duì)象、過(guò)程選擇；2.初始狀態(tài)、受力分析；3.如何理解發(fā)光面積。4.確定解題規(guī)律展示學(xué)生解答成果，指出學(xué)生的相應(yīng)問(wèn)題，提供一定的解答策略。出題意圖：分析學(xué)生的原有認(rèn)知。學(xué)生腦海中的類平拋往往是初速度水平，受到豎直方向的電場(chǎng)力，這樣的處理方法學(xué)生很熟練，水平方向勻速，豎直方向初速度為零的勻變速。本題本質(zhì)就是類平拋，只不過(guò)豎直方向勻速，水平方向?yàn)閯蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)，學(xué)生往往很難接受，在分解運(yùn)動(dòng)中的規(guī)律往往也會(huì)寫(xiě)錯(cuò)，借助此題，一方面對(duì)在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)加以熟練，另一方面引導(dǎo)學(xué)生要養(yǎng)成良好的受力分析、畫(huà)出軌跡示意圖的解題習(xí)慣，認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)本質(zhì)，不被外表所迷惑。師生總結(jié)：對(duì)于電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)，跟在力學(xué)中一樣，采取分解運(yùn)動(dòng)的方法，通過(guò)受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，明確互相垂直的兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，采取動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行解答。同時(shí)對(duì)于題中的較多粒子的運(yùn)動(dòng)情況，采取特殊粒子的運(yùn)動(dòng)作為分析點(diǎn)，確定其中的臨界問(wèn)題。如果涉及到功能問(wèn)題，還可以采用動(dòng)能定理進(jìn)行解答。審題建議：1.對(duì)象、過(guò)程選擇；2.圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析，向心力的來(lái)源；3.如何理解圓環(huán)與小球間在水平方向無(wú)作用力4.如何確定FB例3：如圖所示，一絕緣細(xì)圓環(huán)半徑為r，其環(huán)面固定在水平面上，電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)與圓環(huán)平面平行，環(huán)上穿有一電荷量為q、質(zhì)量為m的小球，可沿圓環(huán)做無(wú)摩擦的圓周運(yùn)動(dòng)，若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí)速度vA的方向恰與電場(chǎng)線垂直，且圓環(huán)與小球間沿水平方向無(wú)作用力，則速度vA_.當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)對(duì)稱的B點(diǎn)時(shí)，小球?qū)A環(huán)在水平方向的作用力FB_.投影學(xué)生的解答成果，分析學(xué)生的解答過(guò)程和解答策略。出題意圖：學(xué)生很容易把本題的背景當(dāng)成是平視圖，從而畫(huà)出重力，引導(dǎo)學(xué)生審題一定要仔細(xì)。重力場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)渡到電場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生能抓住這類習(xí)題的解答本質(zhì)，而不要被表面情景的變化所迷惑，采取等效的思想方法等同、類比，從而起到化陌生模型為熟悉模型的過(guò)程。師生總結(jié)：找到圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源。若把平面轉(zhuǎn)個(gè)90，可以把電場(chǎng)力等效看成重力。實(shí)現(xiàn)了陌生模型熟悉化的過(guò)程。把握題目中的臨界問(wèn)題，找到相應(yīng)的解決方向。三、課堂小結(jié)：1.明確研究對(duì)象的重力是否考慮；基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)曲線勻變速曲線（類平拋）圓周運(yùn)動(dòng)直線勻速直線勻變速直線2.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)類型：解答策略：確定研究對(duì)象和研究的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，畫(huà)出受力示意圖和運(yùn)動(dòng)示意圖，同時(shí)確定粒子的初始狀態(tài)，根據(jù)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，確定粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，結(jié)合動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)或者是能量的觀點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)解答。電場(chǎng)力的特點(diǎn)與重力有所相似，可以采用類比的思想方法來(lái)分析粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，化陌生為熟悉，有助于問(wèn)題的解答。四、形成性評(píng)價(jià)1如圖所示，帶負(fù)電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間，距下板0.8 cm，兩板間的電勢(shì)差為300 V如果兩板間電勢(shì)差減小到60 V，則帶電小球運(yùn)動(dòng)到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間?2兩平行金屬板A、B水平放置，一個(gè)質(zhì)量為m=510-6 kg的帶電微粒，以v0=2 m/s的水平速度從兩板正中位置射入電場(chǎng)，如圖所示，A、B兩板間距離d=4 cm，板長(zhǎng)L=10 cm(1)當(dāng)A、B間的電壓UAB=1000 V時(shí)，微粒恰好不偏轉(zhuǎn)，沿圖中直線射出電場(chǎng)，求該粒子的電荷量和電性。(2)令B板接地，欲使該微粒射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，求A板所加電勢(shì)的范圍。3