第2章 第4节 课时2 带电粒子在电场中加速和偏转的综合2023-2024学年新教材高中物理必修第三册同步教学设计（鲁科版2019）

第2章第4节课时2带电粒子在电场中加速和偏转的综合2023-2024学年新教材高中物理必修第三册同步教学设计（鲁科版2019）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析本节课为人教版高中物理必修第三册第2章第4节“带电粒子在电场中加速和偏转”，主要内容包括粒子在电场中的加速与偏转规律、电场力的功与能量守恒等。本节课是学生在学习了电场基本概念和电场强度之后，对电场力作用更深入理解的延续，是培养学生运用物理规律解决实际问题的能力的重要环节。

本节课的内容与学生的生活实际紧密相连，能够激发学生的学习兴趣。同时，通过本节课的学习，学生能够进一步理解电场力的作用效果，提高分析问题和解决问题的能力。在教学过程中，要注意引导学生从生活实例中发现物理规律，提高学生的科学素养。二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，主要包括：

1.理解电场中带电粒子的加速和偏转规律，提升学生的科学理解能力。

2.通过分析实际问题，培养学生运用物理规律解决实际问题的能力。

3.通过观察和分析实验现象，提高学生的科学探究能力。

4.培养学生的团队合作意识，学会与他人共同探讨问题、交流想法。

5.培养学生对物理学科的兴趣和热情，激发学生持续学习的动力。三、教学难点与重点1.教学重点：

-带电粒子在电场中的加速规律：理解粒子在电场中受到的电场力与粒子的电荷量、电场强度之间的关系，以及如何根据电场力和运动学公式计算粒子的加速情况。

-带电粒子在电场中的偏转规律：掌握粒子在垂直电场中受到的电场力与粒子的电荷量、电场强度之间的关系，以及如何根据电场力和运动学公式计算粒子的偏转距离。

-电场力的功与能量守恒：理解电场力对带电粒子做功的原理，以及能量守恒在粒子加速和偏转过程中的应用。

2.教学难点：

-电场力的计算：学生可能对电场力的计算公式和不均匀电场的理解不够清晰，导致在计算加速和偏转情况时出现错误。

-运动学公式的应用：学生可能对运动学公式的理解和运用不够熟练，导致在计算加速和偏转情况时出现错误。

-能量守恒的理解：学生可能对能量守恒的概念和原理不够理解，导致在解决能量转换问题时出现困难。

针对以上难点，教师可以通过示例讲解、互动讨论和练习题等方式，帮助学生理解和掌握电场力的计算方法、运动学公式的应用以及能量守恒的原理。同时，可以设计一些实际问题情境，让学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的应用能力和解决实际问题的能力。四、教学资源1.软硬件资源：

-教室内的多媒体教学设备（投影仪、电脑、白板等）

-物理实验器材（电场发生器、粒子加速器、偏转板等）

-计算器

2.课程平台：

-学校提供的教学管理系统（如Moodle、Blackboard等）

-物理教学资源库

3.信息化资源：

-教学PPT和教学课件

-相关的教学视频和动画（如粒子在电场中加速和偏转的实验视频、模拟动画等）

-在线物理学习平台和论坛

4.教学手段：

-讲授法：用于解释电场中带电粒子的加速和偏转规律、电场力的功与能量守恒等概念。

-实验法：进行带电粒子在电场中加速和偏转的实验，让学生直观地观察和理解规律。

-问题解决法：设计一些实际问题情境，让学生运用所学知识解决实际问题。

-小组讨论法：让学生在小组内进行讨论和交流，促进学生的合作学习和思维碰撞。

-反馈与评价：通过学生的练习题和课堂表现，及时给予反馈和评价，帮助学生巩固知识。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

-设计预习问题：围绕“带电粒子在电场中加速和偏转”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解带电粒子在电场中加速和偏转的基本概念和规律。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解本节课的主题，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解带电粒子在电场中加速和偏转的规律，结合实例帮助学生理解。

-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握电场力计算和能量守恒的应用。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验电场力计算和能量守恒的应用。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解带电粒子在电场中加速和偏转的规律。

-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握电场力计算和能量守恒的应用。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解带电粒子在电场中加速和偏转的规律，掌握电场力计算和能量守恒的应用。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据本节课的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

-提供拓展资源：提供与本节课相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的带电粒子在电场中加速和偏转的知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。六、拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《带电粒子在电场中的运动》：详细介绍了带电粒子在电场中的加速和偏转规律，以及电场力的计算方法。

-《电场与电势》：深入探讨了电场的本质和电势的概念，帮助学生更好地理解电场力的大小和方向。

-《能量守恒在电场中的应用》：阐述了能量守恒在带电粒子在电场中加速和偏转过程中的具体应用。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以进一步学习电场力的计算方法，了解不同形状电场对带电粒子的影响。

-学生可以尝试自己设计一些简单的电场实验，观察带电粒子的运动情况，验证电场力与电荷量、电场强度的关系。

-学生可以探究电场力做功与能量转换的关系，通过实验和计算验证能量守恒定律。

-学生可以阅读一些关于带电粒子在电场中加速和偏转的实际应用案例，了解电场在现实生活中的重要作用。七、课后作业1.题目：计算一个带电粒子在电场中加速后的速度。

已知条件：电荷量q=5×10^-6C，电场强度E=20N/C，加速距离d=0.5m。

解答：根据电场力公式F=qE，计算电场力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根据牛顿第二定律F=ma，计算加速度a=F/m，其中m为粒子的质量。

由于题目未给出粒子质量，假设粒子质量m=1×10^-3kg。

则加速度a=1×10^-4N/1×10^-3kg=1m/s^2。

根据匀加速直线运动公式v^2=u^2+2ad，其中u为初速度，v为末速度，a为加速度，d为距离。

由于题目未给出初速度，假设初速度u=0。

则末速度v^2=0+2×1m/s^2×0.5m=1m^2/s^2。

所以末速度v=1m/s。

2.题目：一个带电粒子在垂直电场中做直线运动，求粒子的偏转距离。

已知条件：电荷量q=5×10^-6C，电场强度E=20N/C，运动时间t=2s。

解答：根据电场力公式F=qE，计算电场力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

由于粒子做直线运动，电场力与运动方向垂直，所以电场力不做功，粒子沿电场方向的位移等于沿垂直电场方向的位移。

根据匀速直线运动公式d=vt，其中v为速度，t为时间，计算粒子的位移d=1m/s×2s=2m。

所以粒子的偏转距离为2m。

3.题目：计算一个带电粒子在电场中加速过程中的能量变化。

已知条件：电荷量q=5×10^-6C，电场强度E=20N/C，加速距离d=0.5m。

解答：根据电场力公式F=qE，计算电场力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根据功的计算公式W=Fd，计算电场力做的功W=1×10^-4N×0.5m=5×10^-5J。

由于粒子在电场中加速，电场力做的功等于粒子动能的增加量。

所以粒子的动能增加量为5×10^-5J。

4.题目：一个带电粒子在电场中做圆周运动，求粒子的运动半径。

已知条件：电荷量q=5×10^-6C，电场强度E=20N/C，粒子质量m=1×10^-3kg，圆周运动速度v=1m/s。

解答：根据电场力公式F=qE，计算电场力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

由于粒子做圆周运动，电场力提供向心力，所以电场力F=mv^2/r，其中r为运动半径。

将已知条件代入公式，得到1×10^-4N=1×10^-3kg×(1m/s)^2/r。

解方程得到r=1m。

所以粒子的运动半径为1m。

5.题目：计算一个带电粒子在电场中加速后的动能。

已知条件：电荷量q=5×10^-6C，电场强度E=20N/C，加速距离d=0.5m，粒子质量m=1×10^-3kg。

解答：根据电场力公式F=qE，计算电场力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根据功的计算公式W=Fd，计算电场力做的功W=1×10^-4N×0.5m=5×10^-5J。

由于粒子在电场中加速，电场力做的功等于粒子动能的增加量。

所以粒子的动能增加量为5×10^-5J。

粒子的初始动能为0，所以加速后的动能为5×10^-5J。八、教学反思与总结在本节课的教学过程中，我采用了讲授法、实验法、问题解决法等多种教学方法，力求使学生能够全面理解和掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律。在讲解知识点时，我注重结合实际案例和实验现象，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。同时，我组织了小组讨论和实验活动，鼓励学生积极参与，培养他们的团队合作意识和动手能力。在课堂管理方面，我注意营造轻松、和谐的学习氛围，鼓励学生提问和表达自己的观点。然而，在教学中也存在一些不足之处。例如，在讲解电场力的计算时，我发现部分学生对公式的理解和运用不够熟练，导致他们在解决实际问题时出现困难。此外，在实验环节，由于实验器材和时间的限制，部分学生未能充分参与到实验中来，影响了他们的学习体验和效果。

2.教学总结：

总体来说，本节课的教学效果较好。学生对带电粒子在电场中加速和偏转的规律有了较为全面的理解，能够运用所学知识解决一些实际问题。通过小组讨论和实验活动，学生的团队合作意识和动手能力得到了锻炼和提升。然而，教学中也存在一些问题需要改进。例如，在讲解电场力的计算时，可以进一步强调公式的运用和计算方法，通过更多的练习题来提高学生的计算能力。在实验环节，可以考虑增加实验器材和时间，让学生有更多的机会参与到实验中来，提高他们的实验操作技能。此外，可以加强对学生的个别辅导，针对他们在学习中遇到的困难和问题，提供及时的帮助和指导。通过不断的反思和总结，我相信今后的教学会越来越好。板书设计①电场中带电粒子的加速规律

-电场力与电荷量、电场强度的关系

-电场力做功与粒子动能的关系

②电场中带电粒子的偏转规律

-电场力与电荷量、电场强度的关系

-电场力做功与粒子动能的关系

③电场力的功与能量守恒

-电场力做功与能量守恒的关系

-电场力做功的计算方法

④带电粒子在电场中加速和偏转的应用实例

-电场在粒子加速器中的应用

-电场在粒子偏转板中的应用

⑤课后作业

-计算带电粒子在电场中的加速速度

-计算带电粒子在垂直电场中的偏转距离

-计算带电粒子在电场中加速过程中的能量变化

-计算带电粒子在电场中做圆周运动的运动半径

-计算带电粒子在电场中加速后的动能课堂1.课堂评价

课堂评价主要通过提问、观察、测试等方式进行。在课堂上，我通过提问的方式了解学生的学习情况，及时发现他们在学习中的难点和问题，并给予针对性的解答和