高中物理人教版1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动 同课异构

第9节带电粒子在电场中的运动教学设计

【学习任务分析】1、探究带电粒子在匀强电场中的加速、偏转规律。2、探究示波管的工作原理。

【学习者分析】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。

【教学目标】一、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。二、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。三、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。

【教学过程分析和设计】一、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。3、在大屏幕上投影出本节课的学习目标。二、探究带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律1、〖探究1〗带电粒子经过电压U加速，如何求获得的速度？如图一所示。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，其它学生对照。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。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，其它学生对照。此处知识简单，从快处理。3、〖探究2〗带电粒子以初速度ｖ0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tanθ如何计算？与U有何关系？如图二所示。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。4、〖探究3〗带电粒子以ｖt速度离开偏转电场，在到达荧光屏之前作何运动？在荧光屏上的偏转距离y′如何计算？y′与U有何关系？如图三所示。三、探究示波管的工作原理1、提问：若x＝l＝4cm，v0＝8×106学生通过简单计算，易知t＝l/v0=1/（2×108）ｓ，即为20亿分之1秒！可以认为电子的偏转是几乎不需要时间的。若偏转电压发生变化，则电子在荧光屏上的位置同步变化！如图四所示。这是理解示波管原理的关键所在。2、〖探究1〗探究荧光屏上图像与竖直方向电压关系探究方式：先投影出表格中左边电压图像，学生分组讨论、猜想，小组发言陈述荧光屏上可能图像及理由，再由老师实验演示（从学生信号源向示波器输入方波信号，扫描置于“外x”档），与表格右边图像对照，是否一致。当猜想与实验结果一致时，学生能立即享受到成功的喜悦；不一致时，更能引发学生思考，学生在解决思维冲突中构建知识，提高能力。3、〖探究2〗探究荧光屏上图像与水平方向电压关系

说明：将方波电压由竖直方向变为水平方向的规律是容易理解的，但偏转电压由跳跃式的变为连续变化的锯齿波，学生在思维上有较大难度。而在第1步中通过计算得出偏转时间极短，这里还可以与锯齿波的周期进行比较，电子大概在锯齿波周期的千万分之一内就通过了偏转电场！可以认为，电子在迅速穿过偏转电场过程中，偏转电压还“来不及”变化！由此得到每一个瞬时电压对应于荧光屏上一个唯一点，荧光屏上的位置与电压同步均匀变化，这个过程叫“扫描”。有此基础，以后的探究就简单多了。4、〖探究3〗探究示波管原理说明：先行呈示水平和竖直方向电压波型，学生作出猜想、讨论、小组发言，阐述荧光屏将出现何种图像和理由；再由老师实验演示；最后由几何画板课件模拟两个匀速直线运动合成规律（如左下图所示），以加强理解。

正弦波图像的显示原理与方波基本相同，探究步骤同上。用几何画板课件模拟一个匀速直线运动和一个简谐运动合成规律（如右上图所示），以加强理解。

四、课外探究活动1、如何得到如下