第十章 第5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（人教版2019 江苏专用）

第十章第5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（人教版2019江苏专用）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：高中物理必修第三册第十章第5节带电粒子在电场中加速和偏转的综合

2.教学年级和班级：高三年级理科班

3.授课时间：2023-2024学年第二学期

4.教学时数：1课时核心素养目标培养学生通过观察和实验，理解带电粒子在电场中的运动规律，提升物理观念和科学思维；通过分析带电粒子的加速和偏转现象，发展科学探究能力；在解决实际问题时，运用物理知识解释现象，提高应用意识和创新能力。教学难点与重点1.教学重点

-带电粒子在电场中的加速：理解电场力对带电粒子的作用，掌握动能定理在电场中的应用，例如计算粒子在电场中加速后的速度。

-带电粒子在电场中的偏转：分析粒子在垂直电场方向进入电场后的运动轨迹，如电场中的类平抛运动，强调电场力作为向心力的作用。

-电场中的能量转化：理解带电粒子在电场中运动时电势能和动能的相互转化，例如粒子从电场的一端加速到另一端，其电势能减少而动能增加。

2.教学难点

-电场力与运动方程的结合：学生可能难以理解电场力如何影响粒子的运动方程，例如在解决带电粒子在电场中的运动问题时，如何将电场力与牛顿运动定律结合起来。

-电场中的类平抛运动分析：学生可能对带电粒子在电场中的类平抛运动分析感到困难，比如如何计算粒子在电场中的偏转角度和距离，需要学生能够将运动分解为水平和垂直两个方向。

-电势能和动能的转化计算：学生可能不熟悉电势能和动能之间的转化关系，例如在计算带电粒子在电场中的运动时，如何运用能量守恒定律来解决问题。教学资源-硬件资源：白板、投影仪、电脑

-软件资源：物理模拟软件（如PhET）

-课程平台：学校在线教学平台

-信息化资源：电子版教材、教学PPT、教学动画

-教学手段：小组讨论、问题驱动、实验演示教学过程设计1.导入环节（用时5分钟）

-创设情境：展示一个带电粒子在电场中运动的动画，让学生观察粒子的加速和偏转现象。

-提出问题：询问学生，粒子在电场中的加速和偏转是如何发生的？电场力是如何影响粒子的运动状态的？

2.讲授新课（用时20分钟）

-讲解带电粒子在电场中的加速：通过公式推导，讲解电场力对带电粒子的作用，以及动能定理的应用。

-示例：假设一个电子在电场中加速，电场强度为E，电子的电荷量为e，求电子加速后的速度。

-讲解带电粒子在电场中的偏转：分析粒子在垂直电场方向进入电场后的运动轨迹，讲解电场力作为向心力的作用。

-示例：一个带电粒子以一定初速度垂直进入电场，求其在电场中的偏转角度和距离。

-讲解电场中的能量转化：通过实例分析，讲解带电粒子在电场中运动时电势能和动能的相互转化。

-示例：一个带电粒子从电场的一端加速到另一端，计算其电势能的减少和动能的增加。

3.师生互动环节（用时10分钟）

-提问与讨论：针对讲授内容，提出问题并引导学生进行小组讨论。

-问题1：电场力是如何影响带电粒子的运动状态的？

-问题2：在电场中，带电粒子的电势能和动能是如何转化的？

-实验演示：通过物理模拟软件，模拟带电粒子在电场中的运动，让学生观察并解释实验结果。

-解答疑问：解答学生在讨论和实验中提出的疑问。

4.巩固练习（用时10分钟）

-练习题目：给出一些带电粒子在电场中加速和偏转的练习题，让学生独立完成。

-练习1：计算一个带电粒子在电场中加速后的速度。

-练习2：分析一个带电粒子在电场中的偏转角度和距离。

-讨论与反馈：让学生展示练习结果，并进行讨论和反馈。

5.总结与布置作业（用时5分钟）

-总结：回顾本节课的主要内容，强调带电粒子在电场中的加速和偏转规律。

-布置作业：布置一些相关的作业题目，巩固学生对本节课内容的理解和掌握。学生学习效果学生学习效果如下：

1.知识掌握方面：

-学生能够理解并运用电场力对带电粒子的作用，掌握动能定理在电场中的应用，能够计算带电粒子在电场中加速后的速度。

-学生能够分析带电粒子在电场中的偏转现象，理解电场力作为向心力的作用，能够计算粒子在电场中的偏转角度和距离。

-学生能够理解带电粒子在电场中运动时电势能和动能的相互转化，能够运用能量守恒定律解决相关问题。

2.分析与解决问题能力方面：

-学生能够运用所学知识，分析实际物理问题，如带电粒子在电场中的运动轨迹和能量转化。

-学生能够运用物理定律和公式，解决带电粒子在电场中运动的相关问题，如计算粒子的速度、偏转角度和距离。

3.科学思维能力方面：

-学生能够通过观察和实验，提出假设，设计实验方案，收集和分析数据，得出结论。

-学生能够运用科学思维方法，对带电粒子在电场中的运动进行推理和论证，形成科学合理的解释。

4.创新能力方面：

-学生能够运用所学知识，提出新的问题，并尝试寻找解决问题的创新方法。

-学生能够通过实验和实践，探索带电粒子在电场中的运动规律，提出新的观点或假设。

5.学习态度与习惯方面：

-学生能够积极参与课堂讨论和实验活动，提出问题和疑惑，与同学和教师进行交流和合作。

-学生能够按时完成作业和练习，认真复习课本知识，养成良好的学习习惯。

6.应用拓展方面：

-学生能够将所学知识应用到实际问题中，如电子束的加速和偏转、静电除尘等。

-学生能够通过阅读相关文献和资料，进一步拓展对带电粒子在电场中运动的理解。反思改进措施（一）教学特色创新

1.在导入环节中，我使用了动画来展示带电粒子在电场中的运动，这种直观的展示方式有助于激发学生的兴趣，使他们能够更直观地理解抽象的物理概念。

2.在巩固练习环节，我引入了小组讨论，鼓励学生相互合作解决问题，这样可以提高学生的团队合作能力，同时也能够促进学生之间的思维碰撞和知识共享。

3.我尝试使用物理模拟软件进行实验演示，让学生能够在虚拟环境中观察带电粒子的运动，这种互动式的学习方式有助于加深学生对知识点的理解。

（二）存在主要问题

1.在教学过程中，我发现部分学生对电场力与运动方程的结合理解不够深入，导致在解决具体问题时感到困惑。

2.在课堂提问环节，学生的参与度不够高，部分学生可能因为害羞或缺乏自信而不愿意主动回答问题。

3.在教学评价方面，我意识到传统的笔试评价方式可能无法全面反映学生的学习效果，特别是对于理解能力和创新能力方面的评估。

（三）改进措施

1.针对学生对电场力与运动方程结合理解不足的问题，我计划在讲解时增加更多的实例分析，通过具体案例来帮助学生理解电场力如何影响粒子的运动方程。同时，我还会提供更多的练习题，让学生在实践中加深理解。

2.为了提高学生的课堂参与度，我打算在提问环节采取更加开放和鼓励性的策略，比如给予学生更多的时间思考，鼓励他们通过小组讨论来共同寻找答案。此外，我还会考虑引入一些游戏化的教学活动，以增加课堂的趣味性。

3.在教学评价方面，我计划采用多元化的评价方式，比如增加口头报告、实验报告和项目作业等评价形式，以此来更全面地评估学生的学习效果。同时，我也会定期与学生进行反馈交流，了解他们的学习感受和需求，以便及时调整教学策略。课后作业1.作业题目一：带电粒子加速问题

-题目：一个电子在电场中从静止开始加速，电场强度为E=200V/m，电子的电荷量为e=1.6×10^-19C，求电子在电场中加速后的速度。

-解答：根据动能定理，电场力做的功等于电子动能的增加。电场力F=eE，做功W=Fd，其中d为电子在电场中的位移。由于电子从静止开始加速，其初速度为0，所以W=(1/2)mv^2，其中m为电子的质量，v为电子的速度。联立公式可得v=sqrt(2eEd/m)。代入数值计算得v=sqrt(2×1.6×10^-19×200/9.11×10^-31)≈5.93×10^6m/s。

2.作业题目二：带电粒子偏转问题

-题目：一个带电粒子以初速度v0垂直进入电场，电场强度为E，粒子的质量为m，电荷量为q，求粒子在电场中的偏转距离y。

-解答：粒子在电场中受到的电场力F=qE，该力使粒子在垂直电场方向上产生加速度a=F/m=qE/m。由于粒子在水平方向上速度不变，可以将其运动视为类平抛运动。在电场中运动时间t=L/v0，其中L为粒子在电场中的水平位移。偏转距离y=(1/2)at^2=(1/2)qE(L/v0)^2=(qEL^2)/(2mv0^2)。

3.作业题目三：电势能和动能转化问题

-题目：一个带电粒子在电场中从A点移动到B点，电场力对粒子做的功为W，求粒子在B点的动能增加了多少。

-解答：根据能量守恒定律，电场力对粒子做的功等于粒子动能的增加。即ΔK=W。如果已知粒子在A点的动能KA和电势能UA，以及在B点的电势能UB，则粒子在B点的动能KB=KA+W=UA-UB。

4.作业题目四：带电粒子在复合电场中的运动

-题目：一个带电粒子在一个垂直于其初速度方向的复合电场中运动，电场由两个相互垂直的电场叠加而成，一个为匀强电场，另一个为点电荷产生的电场。求粒子的运动轨迹。

-解答：将粒子的运动分解为两个方向上的运动，一个方向上受到匀强电场的作用，另一个方向上受到点电荷电场的作用。分别求出两个方向上的加速度和运动方程，然后合成得到粒子的运动轨迹。

5.作业题目五：带电粒子在非均匀电场中的运