高中物理人教版1第一章靜電場第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動 同課異構

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動教學設計

【學習任務分析】1、探究帶電粒子在勻強電場中的加速、偏轉規(guī)律。2、探究示波管的工作原理。

【學習者分析】思維基礎：平時教學中，注重“模型分析－猜想－實驗驗證－上升理論”模式的教學，學生已習慣于這種科學探究的學習模式。心理特點：學生在強烈興趣（實驗引入）的驅使下，利用已有知識進行新規(guī)律的探究，既有挑戰(zhàn)性，也有成就感。已有知識：學生熟悉自由落體運動規(guī)律；理解粒子在電場中的受力特征和功能關系。

【教學目標】一、知識與能力1、理解帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律，并能分析和解決加速和偏轉方面的問題。2、知道示波管的基本原理。3、讓學生動腦（思考）、動筆（推導）、動手（實驗）、動口（討論）、動眼（觀察）、動耳（傾聽），培養(yǎng)學生的多元智能。二、過程與方法1、通過復習自由落體運動規(guī)律，由學生自己推導出帶電粒子在勻強電場中的加速和偏轉規(guī)律。2、通過由淺入深、層層推進的探究活動，讓學生逐步了解示波管的基本原理。3、使學生進一步發(fā)展“猜想－實驗－理論”的科學探究方法，讓學生主動思維，學會學習。三、情感態(tài)度與價值觀1、通過理論分析與實驗驗證相結合，讓學生形成科學世界觀：自然規(guī)律是可以理解的，我們要學習科學，利用科學知識為人類服務。2、利用帶電粒子在示波管中的藍色輝光、示波器上神奇變換的波形，展現科學現象之美，激發(fā)學生對自然科學的熱愛。

【教學過程分析和設計】一、實驗引入，激發(fā)興趣1、接通示波管電源，演示帶電粒子在電場中運動撞擊氣體而發(fā)出藍色輝光，調節(jié)加速和偏轉電壓，軌跡發(fā)生改變，引發(fā)學生強烈興趣。指出藍色輝光不是電子，但可以顯示電子運動軌跡，如圖所示。2、接通示波器電源，演示熒光屏上的正弦圖像，如圖所示。3、在大屏幕上投影出本節(jié)課的學習目標。二、探究帶電粒子在勻強電場中的加速和偏轉規(guī)律1、〖探究1〗帶電粒子經過電壓U加速，如何求獲得的速度？如圖一所示。學生動筆推導，老師巡堂，找一個書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，其它學生對照。此處為剛學內容，一般學生都能很快由動能定理推出速度。從快處理。2、提問：平拋運動的規(guī)律？學生動筆推導，老師巡堂，找一個書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，其它學生對照。此處知識簡單，從快處理。3、〖探究2〗帶電粒子以初速度ｖ0垂直電場方向進入偏轉電場，從另一端穿出。粒子在電場中做何運動？其偏轉距離y和偏轉角的正切值tanθ如何計算？與U有何關系？如圖二所示。學生推導，老師巡堂，個別指導。時間約5分鐘。找一個書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，教師作出評價，其它學生對照。4、〖探究3〗帶電粒子以ｖt速度離開偏轉電場，在到達熒光屏之前作何運動？在熒光屏上的偏轉距離y′如何計算？y′與U有何關系？如圖三所示。三、探究示波管的工作原理1、提問：若x＝l＝4cm，v0＝8×106學生通過簡單計算，易知t＝l/v0=1/（2×108）ｓ，即為20億分之1秒！可以認為電子的偏轉是幾乎不需要時間的。若偏轉電壓發(fā)生變化，則電子在熒光屏上的位置同步變化！如圖四所示。這是理解示波管原理的關鍵所在。2、〖探究1〗探究熒光屏上圖像與豎直方向電壓關系探究方式：先投影出表格中左邊電壓圖像，學生分組討論、猜想，小組發(fā)言陳述熒光屏上可能圖像及理由，再由老師實驗演示（從學生信號源向示波器輸入方波信號，掃描置于“外x”檔），與表格右邊圖像對照，是否一致。當猜想與實驗結果一致時，學生能立即享受到成功的喜悅；不一致時，更能引發(fā)學生思考，學生在解決思維沖突中構建知識，提高能力。3、〖探究2〗探究熒光屏上圖像與水平方向電壓關系

說明：將方波電壓由豎直方向變?yōu)樗椒较虻囊?guī)律是容易理解的，但偏轉電壓由跳躍式的變?yōu)檫B續(xù)變化的鋸齒波，學生在思維上有較大難度。而在第1步中通過計算得出偏轉時間極短，這里還可以與鋸齒波的周期進行比較，電子大概在鋸齒波周期的千萬分之一內就通過了偏轉電場！可以認為，電子在迅速穿過偏轉電場過程中，偏轉電壓還“來不及”變化！由此得到每一個瞬時電壓對應于熒光屏上一個唯一點，熒光屏上的位置與電壓同步均勻變化，這個過程叫“掃描”。有此基礎，以后的探究就簡單多了。4、〖探究3〗探究示波管原理說明：先行呈示水平和豎直方向電壓波型，學生作出猜想、討論、小組發(fā)言，闡述熒光屏將出現何種圖像和理由；再由老師實驗演示；最后由幾何畫板課件模擬兩個勻速直線運動合成規(guī)律（如左下圖所示），以加強理解。

正弦波圖像的顯示原理與方波基本相同，探究步驟同上。用幾何畫板課件模擬一個勻速直線運動和一個簡諧運動合成規(guī)律（如右上圖所示），以加強理解。

四、課外探究活動1、如何得到如下