2024-2025学年新教材高中物理 第十章 静电场中的能量 第五节 带电粒子在电场中的运动教学实录 新人教版必修3

2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量第五节带电粒子在电场中的运动教学实录新人教版必修3学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容2024-2025学年新教材高中物理第十章静电场中的能量第五节带电粒子在电场中的运动教学实录，新人教版必修3。本节课主要内容包括：带电粒子在电场中的运动规律，电场力做功与电势能变化的关系，以及带电粒子在匀强电场中的运动轨迹计算。通过实验和理论分析，使学生掌握带电粒子在电场中的运动规律，并能应用于实际问题解决。核心素养目标分析本节课旨在培养学生以下核心素养：科学思维（通过分析带电粒子在电场中的运动规律，提升学生运用物理模型分析问题的能力）；科学探究（通过实验探究带电粒子在电场中的运动轨迹，培养学生的实验设计和数据分析能力）；科学态度与责任（通过学习电场中的能量转换，增强学生对物理现象的探究兴趣和对科学技术的责任感）。教学难点与重点1.教学重点

-带电粒子在电场中的运动规律：重点强调粒子在匀强电场中的运动轨迹计算，包括加速度、速度和位移的关系，以及粒子在非匀强电场中的运动分析。

-电场力做功与电势能变化的关系：强调通过电场力做功计算电势能的变化，理解电势能的概念和电场力做功的物理意义。

2.教学难点

-复杂电场中的运动分析：对于非匀强电场，学生可能难以直接确定粒子的运动轨迹，难点在于如何将复杂的电场分解为多个简单的电场进行逐个分析。

-电势能的相对性：学生可能对电势能的相对性理解不足，难以区分电势能的绝对值和相对变化，需要通过实例和讨论帮助学生理解。

-动量守恒与能量守恒的应用：在带电粒子运动过程中，动量守恒和能量守恒的应用是难点，需要学生能够正确应用这些守恒定律来解决问题。教学资源-软硬件资源：电脑、投影仪、白板、黑板、计算器

-课程平台：多媒体教学平台、在线教育平台

-信息化资源：静电场模拟软件、带电粒子运动轨迹动画

-教学手段：实验演示、课堂讨论、小组合作学习教学流程1.导入新课（5分钟）

-利用多媒体展示静电场中带电粒子的实际应用场景，如电子显微镜中的电子束、粒子加速器等。

-提问：在静电场中，带电粒子会受到怎样的力？它们会如何运动？

-引出本节课的主题：带电粒子在电场中的运动。

2.新课讲授（15分钟）

-第一部分：带电粒子在匀强电场中的运动

-讲解匀强电场中电场力与电势的关系，展示电场线的特点。

-举例说明带电粒子在匀强电场中的运动轨迹计算方法，如水平初速度和垂直电场力的结合。

-学生跟随板书，计算一个具体例子，巩固理解。

-第二部分：电场力做功与电势能变化的关系

-通过实验演示，展示电场力做功对带电粒子电势能的影响。

-讲解电势能的概念，并通过实例说明电场力做功与电势能变化的关系。

-学生独立完成一个计算题，验证电场力做功的公式。

-第三部分：带电粒子在非匀强电场中的运动

-讲解非匀强电场的特点，以及如何分析带电粒子的运动。

-通过动画展示非匀强电场中带电粒子的运动轨迹。

-学生讨论并解答一个非匀强电场中的运动问题。

3.实践活动（10分钟）

-学生分组进行实验，观察不同电压和电荷量对带电粒子运动的影响。

-实验报告撰写，记录实验数据和分析结果。

-分享实验结果，讨论实验中的问题和改进方法。

4.学生小组讨论（10分钟）

-第一方面：电势能的相对性

-举例：讨论在不同电场中，同一个带电粒子的电势能如何变化。

-第二方面：复杂电场中的运动分析

-举例：分析一个带电粒子在非匀强电场中的运动轨迹，讨论如何分解电场。

-第三方面：动量守恒与能量守恒的应用

-举例：计算带电粒子在碰撞过程中的动量和能量变化。

5.总结回顾（5分钟）

-回顾本节课所学内容，强调带电粒子在电场中的运动规律和能量转换。

-通过提问，检查学生对关键概念的理解，如电场力、电势能、动量守恒等。

-总结本节课的重难点，并给出学习建议。

总用时：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-静电场中的电势分布：介绍电势分布的原理，包括等势面和电势梯度，以及如何通过电势分布来分析带电粒子的运动。

-电场中的能量转换：探讨静电场中的能量转换过程，包括电势能和动能的相互转换，以及能量守恒定律在静电场中的应用。

-电场与电磁波的关系：介绍电场与电磁波的产生和传播关系，以及电磁波在通信、雷达等领域的应用。

-静电场的应用实例：分析静电场在日常生活和工业生产中的应用，如静电除尘、静电喷涂、静电复印等。

2.拓展建议：

-学生可以阅读相关的科普书籍或资料，了解静电场的基本原理和应用。

-鼓励学生参与物理实验，通过实际操作来加深对静电场概念的理解。

-组织学生进行小组研究，探讨静电场在不同领域的应用，如电子设备、生物医学等。

-引导学生关注最新的科技发展，了解静电场在新兴技术中的应用，如纳米技术、新能源等。

-鼓励学生通过在线教育平台，观看相关的教学视频和讲座，拓宽知识面。

-建议学生阅读物理学史，了解静电场理论的演变过程，以及科学家们在研究静电场方面的贡献。

-鼓励学生参与科学竞赛或创新项目，将静电场知识应用于实际问题解决中。

-组织学生参观科技馆或实验室，亲身体验静电场的实际应用，激发学习兴趣。板书设计①带电粒子在电场中的运动规律

-电场力公式：F=qE

-加速度公式：a=qE/m

-速度公式：v=at=(qE/m)t

-位移公式：s=1/2at²=1/2(qE/m)t²

②电场力做功与电势能变化的关系

-做功公式：W=qΔV

-电势能变化：ΔE_p=-W

-电势差公式：ΔV=V_B-V_A

③带电粒子在匀强电场中的运动轨迹

-水平初速度和垂直电场力的结合

-运动轨迹为抛物线

-计算方法：利用初速度、加速度和时间关系求解

④带电粒子在非匀强电场中的运动

-分解电场：将非匀强电场分解为多个匀强电场

-分析各部分电场中的运动

-综合结果得到总运动轨迹

⑤动量守恒与能量守恒

-动量守恒公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'

-能量守恒公式：E1+E2=E1'+E2'

-应用实例：带电粒子在碰撞过程中的动量和能量变化课后作业1.作业一：计算题

一带电粒子在垂直于其初速度方向的匀强电场中运动，电场强度为E=200N/C，粒子的质量m=1.0×10^-3kg，电荷量q=3.0×10^-6C，初速度v0=5.0×10^3m/s。求粒子在电场中运动5s后的位移和动能变化。

答案：位移s=qEt/m=(3.0×10^-6×200×5)/1.0×10^-3=3m

动能变化ΔE_k=q²E²t/2m=(3.0×10^-6)²×200²×5/(2×1.0×10^-3)=0.45J

2.作业二：分析题

一个带电粒子进入一个垂直于其初速度方向的匀强电场，已知电场强度为E=2.0×10^4N/C，粒子的质量m=2.0×10^-4kg，电荷量q=5.0×10^-6C，初速度v0=1.0×10^5m/s。分析粒子在电场中的运动轨迹。

答案：粒子在电场中做类平抛运动，轨迹为抛物线，水平方向匀速运动，竖直方向匀加速运动。

3.作业三：实验题

实验中测得一个带电粒子在匀强电场中的运动轨迹，已知电场强度E=5.0×10^2N/C，粒子的质量m=3.0×10^-5kg，电荷量q=2.0×10^-6C，测得水平位移x=1.0cm，竖直位移y=2.0cm。求粒子的初速度v0和加速度a。

答案：初速度v0=x/(t/2)=x/(Δx/2a)=(1.0×10^-2)/[(1.0×10^-2)/2×5.0×10^2]=0.01m/s

加速度a=2y/t²=2×2.0×10^-2/(1.0×10^-2)²=4.0m/s²

4.作业四：计算题

一带电粒子在垂直于其初速度方向的匀强电场中运动，电场强度E=4.0×10^3N/C，粒子的质量m=5.0×10^-5kg，电荷量q=2.0×10^-6C，初速度v0=2.0×10^4m/s。求粒子在电场中运动10s后离初始位置的距离。

答案：距离d=√(x²+y²)=√[(v0t)²+(1/2at²)²]=√[(2.0×10^4×10)²+(1/2×2.0×10^4×10)²]=40m

5.作业五：分析题

一带电粒子在非匀强电场中运动，已知电场强度E随位置变化，粒子从A点运动到B点，电势能减少ΔE_p。求粒子在运动过程中电场力所做的功W。

答案：W=ΔE_p=qΔV，其中ΔV为电势差，ΔV=V_B-V_A，可以通过积分电场强度E关于位置的变化得到电势差。具体计算需要知道电场强度E随位置的变化函数。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.结合实际应用：在教学中，我尝试将静电场中的能量和带电粒子运动与实际应用相结合，如电子显微镜、粒子加速器等，让学生认识到物理知识的应用价值，提高学生的学习兴趣。

2.强化实验教学：通过实验演示和实验操作，让学生亲身体验物理现象，加深对静电场概念和运动规律的理解，培养他们的实验能力和科学探究精神。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对概念理解不深：部分学生对电场力、电势能等概念理解不够深入，导致在解决实际问题时难以应用。

2.教学方法单一：过于依赖讲解和板书，未能充分调动学生的主动性和积极性，影响了学生的学习效果。

3.评价方式局限：主要依赖期末考试，未能全面评价学生在整个学习过程中的表现，不利于激发学生的学习动力。

反思改进措施（三）改进措施

1.深入讲解关键概念：针对学生对概念理解不深的问题，我将加强课堂讲解，通过举例、实验演示等方式，帮助学生深入理解静电场中的关键概念。

2.丰富教学手段：为提高学生的主动性和积极性，我将采用多种教学手段，如小组讨论、角色扮演、案例教学等，激发学生的学习兴趣。

3.改进评价方式：将采用形成性评价和终结性评价相结