2024年 第七章 专题突破 带电粒子（或带电体）在电场中运动的综合问题教案 鲁科版选修3-1

2024年第七章专题突破带电粒子（或带电体）在电场中运动的综合问题教案鲁科版选修3-1授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：带电粒子在电场中运动的综合问题

2.教学年级和班级：高中物理，高三（1）班

3.授课时间：2024年4月10日

4.教学时数：1课时（45分钟）

教案简介：

本节课将结合鲁科版选修3-1教材，对带电粒子在电场中运动的综合问题进行讲解。通过分析带电粒子在电场中的受力情况，运用牛顿第二定律和运动学公式，解决带电粒子在电场中的运动问题。同时，结合实例，探讨电场线、电势等概念在实际问题中的应用。核心素养目标本节课旨在通过带电粒子在电场中运动的综合问题的探讨，培养学生的科学思维和科学探究能力。具体目标如下：

1.能理解带电粒子在电场中的受力分析，掌握运用牛顿第二定律解决带电粒子的运动问题。

2.能运用运动学公式分析带电粒子的速度、加速度等物理量的变化规律。

3.能通过实例，了解电场线、电势等概念在实际问题中的应用，提高学生的模型建构能力。

4.培养学生的合作交流能力，通过小组讨论、汇报等形式，提高学生的问题解决能力。重点难点及解决办法重点：

1.带电粒子在电场中的受力分析。

2.运用牛顿第二定律和运动学公式解决带电粒子的运动问题。

3.电场线、电势等概念在实际问题中的应用。

难点：

1.带电粒子在复杂电场中的受力分析，如何正确运用牛顿第二定律。

2.不同电场类型（如点电荷电场、均匀电场等）下，带电粒子的运动规律。

3.电场与磁场共存时，带电粒子的运动轨迹和受力分析。

解决办法：

1.通过示例和练习题，让学生多次练习带电粒子在电场中的受力分析，逐渐熟练运用牛顿第二定律。

2.采用分步骤教学，先讲解简单电场（如点电荷电场）下带电粒子的运动规律，再逐步引入复杂电场（如非均匀电场）的计算。

3.利用多媒体动画和实物模型，直观展示带电粒子在电场与磁场共存时的运动轨迹和受力情况，帮助学生理解难点。

4.组织小组讨论和互动交流，让学生在讨论中解决问题，提高合作能力和问题解决能力。教学资源1.软硬件资源：多媒体投影仪、计算机、黑板、粉笔、带电粒子运动轨迹演示器、电场和磁场模拟器。

2.课程平台：学校教学管理系统、物理教学资源库。

3.信息化资源：带电粒子在电场中运动的动画演示、实验视频、习题库。

4.教学手段：讲授法、问题驱动法、案例分析法、小组讨论法、实验演示法。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

情境创设：通过播放带电粒子在电场中运动的动画演示，引导学生关注带电粒子在电场中的受力和运动情况。

提出问题：为什么带电粒子在电场中会受到力的作用？它的运动规律是什么？

目的：激发学生的学习兴趣和求知欲，引出本节课的主题。

2.讲授新课（15分钟）

带电粒子在电场中的受力分析：运用牛顿第二定律，解释带电粒子在电场中的受力情况。

带电粒子的运动规律：介绍运动学公式，分析带电粒子在电场中的速度、加速度等物理量的变化规律。

电场线、电势的概念及应用：阐述电场线和电势的定义，通过实例介绍它们在实际问题中的应用。

目的：确保学生理解和掌握新知识，为后续练习打下基础。

3.巩固练习（10分钟）

练习题1：带电粒子在点电荷电场中的受力分析和运动规律。

练习题2：带电粒子在非均匀电场中的受力分析和运动规律。

练习题3：电场线和电势在实际问题中的应用。

目的：巩固学生对新知识的理解和掌握，提高解决问题的能力。

4.师生互动环节（10分钟）

学生汇报：邀请几位学生汇报他们对新知识的理解和练习题的解法。

教师点评：针对学生的汇报，进行点评和指导，强调重难点和易错点。

问题讨论：组织学生就练习题中的难题进行小组讨论，共同解决问题。

目的：增强师生互动，提高学生的合作交流能力和问题解决能力。

5.课堂小结（5分钟）

带电粒子在电场中运动的规律。

电场线和电势的概念及应用。

目的：总结本节课的主要内容，加深学生对知识点的印象。

6.作业布置（5分钟）

布置课后作业：挑选几道有关带电粒子在电场中运动的综合问题，要求学生在课后解决。

目的：巩固课堂所学知识，提高学生的实际应用能力。

总用时：45分钟

教学创新：在师生互动环节，采用小组讨论法，引导学生主动参与课堂，培养学生的合作交流能力和问题解决能力。同时，利用多媒体动画和实物模型，直观展示带电粒子在电场中的运动情况，有助于学生理解和掌握知识点。拓展与延伸1.拓展阅读材料

材料1：《带电粒子在电场中的运动》科普文章，介绍带电粒子在电场中的受力原理和运动规律，以及电场线、电势等概念在现实生活中的应用。

材料2：《带电粒子加速器原理》科普文章，讲解带电粒子加速器的工作原理及其在科学研究和工业生产中的应用。

材料3：《带电粒子在磁场中的运动》科普文章，介绍带电粒子在磁场中的受力分析和运动规律。

目的：通过拓展阅读，丰富学生的知识面，提高他们对物理学科的兴趣。

2.课后自主学习和探究

任务1：研究带电粒子在非均匀电场中的运动规律，分析不同位置的受力和速度变化情况。

任务2：利用互联网资源，了解带电粒子加速器在现代科技领域中的应用，思考其在未来发展的前景。

任务3：探讨带电粒子在电场和磁场共存时的运动轨迹和受力情况，尝试运用所学知识解决实际问题。

目的：鼓励学生发挥自主学习能力，深入探究物理知识，提高问题解决能力和创新思维。

3.知识点延伸

延伸1：带电粒子在电场中的能量变化，探讨电场力做功与带电粒子动能、电势能之间的关系。

延伸2：带电粒子在电场中的偏转现象，分析偏转角度与电场强度、带电粒子速度等因素的关系。

延伸3：带电粒子在复合场（电场和磁场共存）中的运动规律，研究不同场分布条件下带电粒子的运动特点。

目的：通过对知识点的延伸，提高学生的思维深度和广度，培养他们的科学探究能力。

七、教学反思

本节课结束后，教师应认真反思教学效果，针对学生的掌握情况，调整教学策略，以提高教学效果。同时，关注学生的学习兴趣和需求，不断丰富教学资源，优化教学过程，确保教学质量。重点题型整理题型1：带电粒子在点电荷电场中的受力分析

题目：一个带电粒子在点电荷电场中，求该粒子的受力大小和方向。

解答：根据库仑定律，带电粒子在点电荷电场中的受力大小为F=kQq/r^2，其中k为库仑常数，Q为点电荷的电量，q为带电粒子的电量，r为带电粒子与点电荷之间的距离。受力方向由电荷性质决定，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

题型2：带电粒子在均匀电场中的运动规律

题目：一个带电粒子在垂直于其初速度方向的均匀电场中运动，求该粒子的运动轨迹和速度变化情况。

解答：带电粒子在均匀电场中的运动轨迹为直线，速度随时间的变化遵循v=at公式，其中a为加速度，t为时间。加速度大小为a=F/m，方向与电场方向一致。

题型3：电场线和电势的概念及应用

题目：根据电场线和电势的分布情况，判断带电粒子在电场中的受力和运动情况。

解答：电场线从正电荷出发指向负电荷，电场线密度表示电场强度的大小。电势沿电场线方向降低，电势差等于电场力做功与电荷量的比值。根据电场线和电势的分布，可以判断带电粒子在电场中的受力方向和大小，以及其沿电场线方向的运动情况。

题型4：带电粒子在非均匀电场中的受力分析

题目：一个带电粒子在非均匀电场中运动，求该粒子的受力大小和方向。

解答：根据电场强度E的定义，带电粒子在非均匀电场中的受力大小为F=qE，方向与电场强度E的方向一致。由于非均匀电场的特点，带电粒子在不同位置的受力大小和方向可能不同，需要根据具体情况进行分析。

题型5：带电粒子在电场中的能量变化

题目：一个带电粒子在电场中运动，求电场力做功与带电粒子动能、电势能之间的关系。

解答：电场力做功等于带电粒子的电势能变化，即W=ΔE_potential。当电场力做正功时，带电粒子的电势能减小，动能增加；当电场力做负功时，带电粒子的电势能增加，动能减小。根据电场力做功与动能、电势能之间的关系，可以分析带电粒子在电场中的能量变化情况。教学反思今天的课堂整体上还是比较顺利的，学生们对于带电粒子在电场中的受力分析和运动规律有了更深入的理解。在讲授新课时，我注意到了重难点的突出和学生的反应，大多数学生能够跟上我的教学节奏，但也有一部分学生在电场线和电势的概念上还存在一些困惑。

在巩固练习环节，我看到了学生们能够运用所学知识解决实际问题，但也有学生在非均匀电场的受力分析上显得有些吃力。这让我意识到，学生在理解均匀电场和非均匀电场的区别上还需要下更多的功夫。

师生互动环节，我看到了学生们积极参与讨论的热情，大家在解决问题的过程中互相学习，共同进步。但我也发现，有些学生在讨论中并没有真正参与到问题的思考中，而是依赖于其他同学的答案。这提醒我，在今后的教学中，我需要更多地引导学生独立思考，培养他们的问题解决能力。

课堂小结环节，学生们能够总结出本节课的主要内容，但对电场力做功与动能、电势能之间的关系理解并不深刻。这让我思考，如何在课后作业的布置上，更好地引导学生深入研究电场中的能量变化。板书设计①重点知识点：带电粒子在电场中的受力分析、运动规律、电场线和电势的概念及应用。

②关键词：电场力、牛顿第二定律、运动学公式、电场线、电势、能量变化。

③句要点：

-带电粒子在电场中的受力大小为F=kQq/r^2，受力方向由电荷性质决定。

-带电粒子的运动轨迹和速度变化情况遵循运动学公式。

-电场线从正电荷出发指向负电荷，电场线密度表示电场强度的大小。

-电势沿电场线方向降低，电势差等于电场力做功与电荷