2024-2025版高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修3-1

2024-2025版高中物理第一章靜電場(chǎng)9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選修3-1課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、教學(xué)內(nèi)容2024-2025版高中物理第一章靜電場(chǎng)9節(jié)“帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)設(shè)計(jì)，新人教版選修3-1。本節(jié)課主要內(nèi)容包括：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，以及帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能夠應(yīng)用這些規(guī)律解決實(shí)際問題。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生物理思維，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過實(shí)驗(yàn)和問題解決，使學(xué)生理解電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的影響，培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜情境下應(yīng)用物理知識(shí)分析和解決問題的能力。同時(shí)，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中的重要作用。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解并掌握帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括速度、加速度和位移的計(jì)算；

②掌握帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析，特別是曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用；

③能夠結(jié)合復(fù)合電場(chǎng)的特點(diǎn)，分析帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分析，尤其是當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度隨位置變化時(shí)，如何確定粒子的軌跡；

②復(fù)合電場(chǎng)中，當(dāng)電場(chǎng)方向和大小都隨位置變化時(shí)，如何建立合適的坐標(biāo)系和分析方法；

③理解并應(yīng)用電場(chǎng)力與粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化之間的關(guān)系，包括能量的轉(zhuǎn)換和守恒定律的應(yīng)用。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：多媒體教學(xué)平臺(tái)、物理實(shí)驗(yàn)室、電子表格軟件

-課程平臺(tái)：學(xué)校物理教學(xué)資源庫、在線教育平臺(tái)

-信息化資源：靜電場(chǎng)模擬軟件、粒子軌跡分析軟件、視頻教程

-教學(xué)手段：實(shí)物模型演示、實(shí)驗(yàn)演示、多媒體課件展示、課堂討論五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.老師首先以提問的方式引入新課：“同學(xué)們，我們之前學(xué)習(xí)了電荷和電場(chǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)，那么帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì)受到怎樣的力呢？它們會(huì)如何運(yùn)動(dòng)呢？”

2.學(xué)生積極思考，老師總結(jié)：“今天我們要學(xué)習(xí)的是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，重點(diǎn)掌握帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)和非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。”

二、新課講解

1.老師講解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生思考：

-帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力如何計(jì)算？

-帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的？

-如何根據(jù)電場(chǎng)力和運(yùn)動(dòng)軌跡分析帶電粒子的速度和加速度？

2.學(xué)生通過討論，老師總結(jié)：“帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力為F=qE，其中q為電荷量，E為電場(chǎng)強(qiáng)度。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，其速度和加速度可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算?！?/p>

3.老師講解帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生思考：

-帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的？

-如何分析帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的速度和加速度？

-如何處理帶電粒子在曲線運(yùn)動(dòng)中的電場(chǎng)力？

4.學(xué)生通過討論，老師總結(jié)：“帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線，其速度和加速度可由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和電場(chǎng)力公式計(jì)算。在曲線運(yùn)動(dòng)中，電場(chǎng)力的方向和大小都會(huì)隨位置變化，需要分段分析?！?/p>

5.老師講解帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生思考：

-復(fù)合電場(chǎng)中，如何分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡？

-如何處理復(fù)合電場(chǎng)中的電場(chǎng)力？

-如何分析帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中的能量變化？

6.學(xué)生通過討論，老師總結(jié)：“復(fù)合電場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡由各分電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡疊加而成。在復(fù)合電場(chǎng)中，電場(chǎng)力的方向和大小可能隨位置變化，需要分段分析。帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中的能量變化由電場(chǎng)力做功引起?！?/p>

三、課堂練習(xí)

1.老師布置練習(xí)題，要求學(xué)生獨(dú)立完成：

-一帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求其速度和加速度。

-一帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)軌跡和速度。

-一帶電粒子在復(fù)合電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求其運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和能量變化。

2.學(xué)生完成練習(xí)題，老師巡視指導(dǎo)，解答學(xué)生疑問。

四、課堂討論

1.老師組織學(xué)生進(jìn)行課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生思考：

-帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？

-如何分析帶電粒子在復(fù)雜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)？

-如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題？

2.學(xué)生積極參與討論，老師總結(jié)討論結(jié)果。

五、課堂小結(jié)

1.老師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容：

-帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)、非勻強(qiáng)電場(chǎng)和復(fù)合電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-帶電粒子在電場(chǎng)中的速度、加速度和能量變化。

2.老師強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)要點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生課后復(fù)習(xí)鞏固。

六、布置作業(yè)

1.老師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下題目：

-閱讀課本相關(guān)章節(jié)，總結(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-分析一實(shí)際物理問題，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)求解。

2.學(xué)生認(rèn)真完成作業(yè)，老師課后批改，解答學(xué)生疑問。

七、課堂延伸

1.老師鼓勵(lì)學(xué)生課后查閱相關(guān)資料，了解靜電場(chǎng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

2.學(xué)生積極拓展學(xué)習(xí)，提升物理素養(yǎng)。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-靜電場(chǎng)在生活中的應(yīng)用：靜電除塵器、靜電噴漆、靜電植絨等。

-靜電場(chǎng)與電磁學(xué)的聯(lián)系：靜電場(chǎng)與電場(chǎng)能量、電場(chǎng)強(qiáng)度分布等概念的關(guān)系。

-靜電場(chǎng)在自然界中的現(xiàn)象：雷暴、靜電感應(yīng)等。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生課后查閱有關(guān)靜電場(chǎng)在生活中的應(yīng)用的資料，了解靜電場(chǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生對(duì)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的認(rèn)識(shí)。

-引導(dǎo)學(xué)生研究靜電場(chǎng)與電磁學(xué)的聯(lián)系，探討靜電場(chǎng)與磁場(chǎng)的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生對(duì)電磁學(xué)領(lǐng)域的好奇心。

-建議學(xué)生觀察和研究自然界中的靜電現(xiàn)象，如雷暴、靜電感應(yīng)等，通過實(shí)驗(yàn)和觀察，加深對(duì)靜電場(chǎng)概念的理解。

-推薦學(xué)生閱讀與靜電場(chǎng)相關(guān)的科普書籍或文章，如《靜電場(chǎng)與電磁波》、《電磁學(xué)基礎(chǔ)》等，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)組織的科學(xué)活動(dòng)，如科學(xué)展覽、科學(xué)實(shí)驗(yàn)比賽等，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

-建議學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線課程、科學(xué)視頻等，自主學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)相關(guān)知識(shí)，提升自主學(xué)習(xí)能力。

-鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，共同探討靜電場(chǎng)中的問題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國內(nèi)外有關(guān)靜電場(chǎng)研究的前沿動(dòng)態(tài)，如新型靜電場(chǎng)技術(shù)、靜電場(chǎng)理論的發(fā)展等，激發(fā)學(xué)生的研究興趣。七、典型例題講解例題1：一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向與v0垂直，電場(chǎng)方向沿y軸正方向。求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。

解答：

粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F=qE，根據(jù)牛頓第二定律，粒子的加速度a=F/m=qE/m。由于電場(chǎng)力與速度方向垂直，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_y=1/2at^2=1/2(qE/m)t^2。

由于電場(chǎng)力與速度方向垂直，粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t由x軸方向的位移決定，即t=s_x/v0。

將t代入s_y的表達(dá)式中，得到s_y=1/2(qE/m)(s_x/v0)^2=1/2(qE/m)(v0t/v0)^2=1/2(qE/m)t^2。

聯(lián)立s_x和s_y，得到s_x^2=2(qE/m)s_y。

代入s_x=v0t，得到(v0t)^2=2(qE/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qE/m))。

將t代入s_x=v0t，得到s_x=v0√(2s_y/(qE/m))。

所以，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=√(2s_y/(qE/m))，位移s=s_x^2+s_y=2s_y。

例題2：一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電粒子，以速度v0沿x軸負(fù)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向與v0垂直，電場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向。求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。

解答：

粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F=qE，由于電荷為負(fù)，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，即沿y軸正方向。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_x=-v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_y=1/2at^2=1/2(-qE/m)t^2。

由于電場(chǎng)力與速度方向垂直，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。

沿x軸方向的位移s_x與時(shí)間t的關(guān)系為s_x=-v0t。

沿y軸方向的位移s_y與時(shí)間t的關(guān)系為s_y=1/2(-qE/m)t^2。

聯(lián)立s_x和s_y，得到(-v0t)^2=2(-qE/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qE/m))。

將t代入s_x=-v0t，得到s_x=-v0√(2s_y/(qE/m))。

所以，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=√(2s_y/(qE/m))，位移s=s_x^2+s_y=2s_y。

例題3：一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進(jìn)入非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E隨位置x線性增加，即E=kx。求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。

解答：

粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F=qE，由于電場(chǎng)強(qiáng)度隨位置x線性增加，電場(chǎng)力也隨位置x線性增加，即F=qkx。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=F/m=qkx/m。

沿y軸方向的位移s_y與時(shí)間t的關(guān)系為s_y=1/2at^2=1/2(qk/m)t^2。

聯(lián)立s_x和s_y，得到(v0t)^2=2(qk/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qk/m))。

將t代入s_x=v0t，得到s_x=v0√(2s_y/(qk/m))。

所以，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=√(2s_y/(qk/m))，位移s=s_x^2+s_y。

例題4：一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電粒子，以速度v0沿x軸負(fù)方向進(jìn)入非勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E隨位置x線性減少，即E=-kx。求粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。

解答：

粒子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F=qE，由于電荷為負(fù)，電場(chǎng)力方向與電場(chǎng)方向相反，即沿x軸正方向。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_x=-v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=F/m=-qkx/m。

沿y軸方向的位移s_y與時(shí)間t的關(guān)系為s_y=1/2at^2=1/2(-qk/m)t^2。

聯(lián)立s_x和s_y，得到(-v0t)^2=2(-qk/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qk/m))。

將t代入s_x=-v0t，得到s_x=-v0√(2s_y/(qk/m))。

所以，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=√(2s_y/(qk/m))，位移s=s_x^2+s_y。

例題5：一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進(jìn)入復(fù)合電場(chǎng)，其中電場(chǎng)強(qiáng)度E1沿y軸正方向，E2沿z軸正方向，且E1和E2均隨時(shí)間t變化，E1=kt，E2=kt^2。求粒子在復(fù)合電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s。

解答：

粒子在復(fù)合電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力F1=qE1和F2=qE2。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a1=F1/m=qkt/m。

沿y軸方向的位移s_y與時(shí)間t的關(guān)系為s_y=1/2a1t^2=1/2(qkt/m)t^2。

沿z軸方向，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a2=F2/m=qkt^2/m。

沿z軸方向的位移s_z與時(shí)間t的關(guān)系為s_z=1/2a2t^2=1/2(qkt^2/m)t^2。

所以，粒子在復(fù)合電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s分別為：

t=t，

s_x=v0t，

s_y=1/2(qkt/m)t^2，

s_z=1/2(qkt^2/m)t^2。八、課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

-提問：通過課堂提問，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解程度。例如，詢問學(xué)生如何計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速度，如何分析帶電粒子在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡等。

-觀察：觀察學(xué)生在課堂上的參與度，包括是否積極思考、是否能夠獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作、是否能夠與同學(xué)進(jìn)行有效溝通等。

-測(cè)試：通過課堂小測(cè)驗(yàn)或隨堂練習(xí)，評(píng)估學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。測(cè)試題目應(yīng)涵蓋本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)，如帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡、速度、加速度等。

-反饋：對(duì)于學(xué)生的回答，老師應(yīng)給予及時(shí)的反饋，鼓勵(lì)正確的回答，指出錯(cuò)誤的地方，并引導(dǎo)學(xué)生思考如何改正。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-批改：對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，確保作業(yè)的準(zhǔn)確性和完整性。對(duì)于作業(yè)中的錯(cuò)誤，老師應(yīng)詳細(xì)指出，并給出正確的解答過程。

-點(diǎn)評(píng)：在作業(yè)批改過程中，老師應(yīng)給予學(xué)生個(gè)性化的點(diǎn)評(píng)，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提出改進(jìn)建議。

-反饋：通過作業(yè)反饋，老師可以了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，以及他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中遇到的問題。同時(shí)，這也是學(xué)生自我評(píng)價(jià)和自我改進(jìn)的機(jī)會(huì)。

-鼓勵(lì)：對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，老師應(yīng)給予表揚(yáng)和鼓勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。對(duì)于學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，老師應(yīng)給予更多的關(guān)注和幫助，幫助他們克服學(xué)習(xí)障礙。

3.課堂互動(dòng)評(píng)價(jià)：

-小組討論：通過小組討論，評(píng)價(jià)學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)，包括是否能夠積極參與討論、是否能夠提出有建設(shè)性的意見、是否能夠傾聽他人的觀點(diǎn)等。

-實(shí)驗(yàn)操作：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，包括是否能夠正確使用實(shí)驗(yàn)器材、是否能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作、是否能夠觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

4.評(píng)價(jià)記錄：

-老師應(yīng)記錄學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)操作能力等，以便全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

-定期對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)進(jìn)行總結(jié)和分析，為后續(xù)的教學(xué)調(diào)整提供依據(jù)。

5.評(píng)價(jià)反饋：

-定期與學(xué)生進(jìn)行交流，了解他們對(duì)教學(xué)的意見和建議，以及他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中遇到的困難。

-根據(jù)學(xué)生的反饋，調(diào)整教學(xué)策略和方法，以提高教學(xué)效果。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.案例教學(xué)：在講解帶電