第2章 第4節(jié) 課時2 帶電粒子在電場中加速和偏轉的綜合2023-2024學年新教材高中物理必修第三冊同步教學設計（魯科版2019）

第2章第4節(jié)課時2帶電粒子在電場中加速和偏轉的綜合2023-2024學年新教材高中物理必修第三冊同步教學設計（魯科版2019）課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教材分析本節(jié)課為人教版高中物理必修第三冊第2章第4節(jié)“帶電粒子在電場中加速和偏轉”，主要內容包括粒子在電場中的加速與偏轉規(guī)律、電場力的功與能量守恒等。本節(jié)課是學生在學習了電場基本概念和電場強度之后，對電場力作用更深入理解的延續(xù)，是培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力的重要環(huán)節(jié)。

本節(jié)課的內容與學生的生活實際緊密相連，能夠激發(fā)學生的學習興趣。同時，通過本節(jié)課的學習，學生能夠進一步理解電場力的作用效果，提高分析問題和解決問題的能力。在教學過程中，要注意引導學生從生活實例中發(fā)現物理規(guī)律，提高學生的科學素養(yǎng)。二、核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，主要包括：

1.理解電場中帶電粒子的加速和偏轉規(guī)律，提升學生的科學理解能力。

2.通過分析實際問題，培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力。

3.通過觀察和分析實驗現象，提高學生的科學探究能力。

4.培養(yǎng)學生的團隊合作意識，學會與他人共同探討問題、交流想法。

5.培養(yǎng)學生對物理學科的興趣和熱情，激發(fā)學生持續(xù)學習的動力。三、教學難點與重點1.教學重點：

-帶電粒子在電場中的加速規(guī)律：理解粒子在電場中受到的電場力與粒子的電荷量、電場強度之間的關系，以及如何根據電場力和運動學公式計算粒子的加速情況。

-帶電粒子在電場中的偏轉規(guī)律：掌握粒子在垂直電場中受到的電場力與粒子的電荷量、電場強度之間的關系，以及如何根據電場力和運動學公式計算粒子的偏轉距離。

-電場力的功與能量守恒：理解電場力對帶電粒子做功的原理，以及能量守恒在粒子加速和偏轉過程中的應用。

2.教學難點：

-電場力的計算：學生可能對電場力的計算公式和不均勻電場的理解不夠清晰，導致在計算加速和偏轉情況時出現錯誤。

-運動學公式的應用：學生可能對運動學公式的理解和運用不夠熟練，導致在計算加速和偏轉情況時出現錯誤。

-能量守恒的理解：學生可能對能量守恒的概念和原理不夠理解，導致在解決能量轉換問題時出現困難。

針對以上難點，教師可以通過示例講解、互動討論和練習題等方式，幫助學生理解和掌握電場力的計算方法、運動學公式的應用以及能量守恒的原理。同時，可以設計一些實際問題情境，讓學生運用所學知識解決實際問題，提高學生的應用能力和解決實際問題的能力。四、教學資源1.軟硬件資源：

-教室內的多媒體教學設備（投影儀、電腦、白板等）

-物理實驗器材（電場發(fā)生器、粒子加速器、偏轉板等）

-計算器

2.課程平臺：

-學校提供的教學管理系統(tǒng)（如Moodle、Blackboard等）

-物理教學資源庫

3.信息化資源：

-教學PPT和教學課件

-相關的教學視頻和動畫（如粒子在電場中加速和偏轉的實驗視頻、模擬動畫等）

-在線物理學習平臺和論壇

4.教學手段：

-講授法：用于解釋電場中帶電粒子的加速和偏轉規(guī)律、電場力的功與能量守恒等概念。

-實驗法：進行帶電粒子在電場中加速和偏轉的實驗，讓學生直觀地觀察和理解規(guī)律。

-問題解決法：設計一些實際問題情境，讓學生運用所學知識解決實際問題。

-小組討論法：讓學生在小組內進行討論和交流，促進學生的合作學習和思維碰撞。

-反饋與評價：通過學生的練習題和課堂表現，及時給予反饋和評價，幫助學生鞏固知識。五、教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預習任務：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預習目標和要求。

-設計預習問題：圍繞“帶電粒子在電場中加速和偏轉”課題，設計一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導學生自主思考。

-監(jiān)控預習進度：利用平臺功能或學生反饋，監(jiān)控學生的預習進度，確保預習效果。

學生活動：

-自主閱讀預習資料：按照預習要求，自主閱讀預習資料，理解帶電粒子在電場中加速和偏轉的基本概念和規(guī)律。

-思考預習問題：針對預習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預習成果：將預習成果（如筆記、思維導圖、問題等）提交至平臺或老師處。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：引導學生自主思考，培養(yǎng)自主學習能力。

-信息技術手段：利用在線平臺、微信群等，實現預習資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學生提前了解本節(jié)課的主題，為課堂學習做好準備。

-培養(yǎng)學生的自主學習能力和獨立思考能力。

2.課中強化技能

教師活動：

-導入新課：通過故事、案例或視頻等方式，引出帶電粒子在電場中加速和偏轉的實際應用，激發(fā)學生的學習興趣。

-講解知識點：詳細講解帶電粒子在電場中加速和偏轉的規(guī)律，結合實例幫助學生理解。

-組織課堂活動：設計小組討論、角色扮演、實驗等活動，讓學生在實踐中掌握電場力計算和能量守恒的應用。

-解答疑問：針對學生在學習中產生的疑問，進行及時解答和指導。

學生活動：

-聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動：積極參與小組討論、角色扮演、實驗等活動，體驗電場力計算和能量守恒的應用。

-提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細講解，幫助學生理解帶電粒子在電場中加速和偏轉的規(guī)律。

-實踐活動法：設計實踐活動，讓學生在實踐中掌握電場力計算和能量守恒的應用。

-合作學習法：通過小組討論等活動，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學生深入理解帶電粒子在電場中加速和偏轉的規(guī)律，掌握電場力計算和能量守恒的應用。

-通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和解決問題的能力。

-通過合作學習，培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

-布置作業(yè)：根據本節(jié)課的內容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

-提供拓展資源：提供與本節(jié)課相關的拓展資源（如書籍、網站、視頻等），供學生進一步學習。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學生反饋和指導。

學生活動：

-完成作業(yè)：認真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

-拓展學習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學習和思考。

-反思總結：對自己的學習過程和成果進行反思和總結，提出改進建議。

教學方法/手段/資源：

-自主學習法：引導學生自主完成作業(yè)和拓展學習。

-反思總結法：引導學生對自己的學習過程和成果進行反思和總結。

作用與目的：

-鞏固學生在課堂上學到的帶電粒子在電場中加速和偏轉的知識點和技能。

-通過拓展學習，拓寬學生的知識視野和思維方式。

-通過反思總結，幫助學生發(fā)現自己的不足并提出改進建議，促進自我提升。六、拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內容相關的拓展閱讀材料：

-《帶電粒子在電場中的運動》：詳細介紹了帶電粒子在電場中的加速和偏轉規(guī)律，以及電場力的計算方法。

-《電場與電勢》：深入探討了電場的本質和電勢的概念，幫助學生更好地理解電場力的大小和方向。

-《能量守恒在電場中的應用》：闡述了能量守恒在帶電粒子在電場中加速和偏轉過程中的具體應用。

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究：

-學生可以進一步學習電場力的計算方法，了解不同形狀電場對帶電粒子的影響。

-學生可以嘗試自己設計一些簡單的電場實驗，觀察帶電粒子的運動情況，驗證電場力與電荷量、電場強度的關系。

-學生可以探究電場力做功與能量轉換的關系，通過實驗和計算驗證能量守恒定律。

-學生可以閱讀一些關于帶電粒子在電場中加速和偏轉的實際應用案例，了解電場在現實生活中的重要作用。七、課后作業(yè)1.題目：計算一個帶電粒子在電場中加速后的速度。

已知條件：電荷量q=5×10^-6C，電場強度E=20N/C，加速距離d=0.5m。

解答：根據電場力公式F=qE，計算電場力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根據牛頓第二定律F=ma，計算加速度a=F/m，其中m為粒子的質量。

由于題目未給出粒子質量，假設粒子質量m=1×10^-3kg。

則加速度a=1×10^-4N/1×10^-3kg=1m/s^2。

根據勻加速直線運動公式v^2=u^2+2ad，其中u為初速度，v為末速度，a為加速度，d為距離。

由于題目未給出初速度，假設初速度u=0。

則末速度v^2=0+2×1m/s^2×0.5m=1m^2/s^2。

所以末速度v=1m/s。

2.題目：一個帶電粒子在垂直電場中做直線運動，求粒子的偏轉距離。

已知條件：電荷量q=5×10^-6C，電場強度E=20N/C，運動時間t=2s。

解答：根據電場力公式F=qE，計算電場力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

由于粒子做直線運動，電場力與運動方向垂直，所以電場力不做功，粒子沿電場方向的位移等于沿垂直電場方向的位移。

根據勻速直線運動公式d=vt，其中v為速度，t為時間，計算粒子的位移d=1m/s×2s=2m。

所以粒子的偏轉距離為2m。

3.題目：計算一個帶電粒子在電場中加速過程中的能量變化。

已知條件：電荷量q=5×10^-6C，電場強度E=20N/C，加速距離d=0.5m。

解答：根據電場力公式F=qE，計算電場力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根據功的計算公式W=Fd，計算電場力做的功W=1×10^-4N×0.5m=5×10^-5J。

由于粒子在電場中加速，電場力做的功等于粒子動能的增加量。

所以粒子的動能增加量為5×10^-5J。

4.題目：一個帶電粒子在電場中做圓周運動，求粒子的運動半徑。

已知條件：電荷量q=5×10^-6C，電場強度E=20N/C，粒子質量m=1×10^-3kg，圓周運動速度v=1m/s。

解答：根據電場力公式F=qE，計算電場力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

由于粒子做圓周運動，電場力提供向心力，所以電場力F=mv^2/r，其中r為運動半徑。

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

解方程得到r=1m。

所以粒子的運動半徑為1m。

5.題目：計算一個帶電粒子在電場中加速后的動能。

已知條件：電荷量q=5×10^-6C，電場強度E=20N/C，加速距離d=0.5m，粒子質量m=1×10^-3kg。

解答：根據電場力公式F=qE，計算電場力F=5×10^-6C×20N/C=1×10^-4N。

根據功的計算公式W=Fd，計算電場力做的功W=1×10^-4N×0.5m=5×10^-5J。

由于粒子在電場中加速，電場力做的功等于粒子動能的增加量。

所以粒子的動能增加量為5×10^-5J。

粒子的初始動能為0，所以加速后的動能為5×10^-5J。八、教學反思與總結在本節(jié)課的教學過程中，我采用了講授法、實驗法、問題解決法等多種教學方法，力求使學生能夠全面理解和掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉的規(guī)律。在講解知識點時，我注重結合實際案例和實驗現象，幫助學生更好地理解抽象的物理概念。同時，我組織了小組討論和實驗活動，鼓勵學生積極參與，培養(yǎng)他們的團隊合作意識和動手能力。在課堂管理方面，我注意營造輕松、和諧的學習氛圍，鼓勵學生提問和表達自己的觀點。然而，在教學中也存在一些不足之處。例如，在講解電場力的計算時，我發(fā)現部分學生對公式的理解和運用不夠熟練，導致他們在解決實際問題時出現困難。此外，在實驗環(huán)節(jié)，由于實驗器材和時間的限制，部分學生未能充分參與到實驗中來，影響了他們的學習體驗和效果。

2.教學總結：

總體來說，本節(jié)課的教學效果較好。學生對帶電粒子在電場中加速和偏轉的規(guī)律有了較為全面的理解，能夠運用所學知識解決一些實際問題。通過小組討論和實驗活動，學生的團隊合作意識和動手能力得到了鍛煉和提升。然而，教學中也存在一些問題需要改進。例如，在講解電場力的計算時，可以進一步強調公式的運用和計算方法，通過更多的練習題來提高學生的計算能力。在實驗環(huán)節(jié)，可以考慮增加實驗器材和時間，讓學生有更多的機會參與到實驗中來，提高他們的實驗操作技能。此外，可以加強對學生的個別輔導，針對他們在學習中遇到的困難和問題，提供及時的幫助和指導。通過不斷的反思和總結，我相信今后的教學會越來越好。板書設計①電場中帶電粒子的加速規(guī)律

-電場力與電荷量、電場強度的關系

-電場力做功與粒子動能的關系

②電場中帶電粒子的偏轉規(guī)律

-電場力與電荷量、電場強度的關系

-電場力做功與粒子動能的關系

③電場力的功與能量守恒

-電場力做功與能量守恒的關系

-電場力做功的計算方法

④帶電粒子在電場中加速和偏轉的應用實例

-電場在粒子加速器中的應用

-電場在粒子偏轉板中的應用

⑤課后作業(yè)

-計算帶電粒子在電場中的加速速度

-計算帶電粒子在垂直電場中的偏轉距離

-計算帶電粒子在電場中加速過程中的能量變化

-計算帶電粒子在電場中做圓周運動的運動半徑

-計算帶電粒子在電場中加速后的動能課堂1.課堂評價

課堂評價主要通過提問、觀察、測試等方式進行。在課堂上，我通過提問的方式了解學生的學習情況，及時發(fā)現他們在學習中的難點和問題，并給予針對性的解答和