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(yùn)動 同課異構(gòu)

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動教學(xué)設(shè)計

【學(xué)習(xí)任務(wù)分析】1、探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速、偏轉(zhuǎn)規(guī)律。2、探究示波管的工作原理。

【學(xué)習(xí)者分析】思維基礎(chǔ)：平時教學(xué)中，注重“模型分析－猜想－實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證－上升理論”模式的教學(xué)，學(xué)生已習(xí)慣于這種科學(xué)探究的學(xué)習(xí)模式。心理特點(diǎn)：學(xué)生在強(qiáng)烈興趣（實(shí)驗(yàn)引入）的驅(qū)使下，利用已有知識進(jìn)行新規(guī)律的探究，既有挑戰(zhàn)性，也有成就感。已有知識：學(xué)生熟悉自由落體運(yùn)動規(guī)律；理解粒子在電場中的受力特征和功能關(guān)系。

【教學(xué)目標(biāo)】一、知識與能力1、理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動規(guī)律，并能分析和解決加速和偏轉(zhuǎn)方面的問題。2、知道示波管的基本原理。3、讓學(xué)生動腦（思考）、動筆（推導(dǎo)）、動手（實(shí)驗(yàn)）、動口（討論）、動眼（觀察）、動耳（傾聽），培養(yǎng)學(xué)生的多元智能。二、過程與方法1、通過復(fù)習(xí)自由落體運(yùn)動規(guī)律，由學(xué)生自己推導(dǎo)出帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律。2、通過由淺入深、層層推進(jìn)的探究活動，讓學(xué)生逐步了解示波管的基本原理。3、使學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展“猜想－實(shí)驗(yàn)－理論”的科學(xué)探究方法，讓學(xué)生主動思維，學(xué)會學(xué)習(xí)。三、情感態(tài)度與價值觀1、通過理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，讓學(xué)生形成科學(xué)世界觀：自然規(guī)律是可以理解的，我們要學(xué)習(xí)科學(xué)，利用科學(xué)知識為人類服務(wù)。2、利用帶電粒子在示波管中的藍(lán)色輝光、示波器上神奇變換的波形，展現(xiàn)科學(xué)現(xiàn)象之美，激發(fā)學(xué)生對自然科學(xué)的熱愛。

【教學(xué)過程分析和設(shè)計】一、實(shí)驗(yàn)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(yùn)動撞擊氣體而發(fā)出藍(lán)色輝光，調(diào)節(jié)加速和偏轉(zhuǎn)電壓，軌跡發(fā)生改變，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈興趣。指出藍(lán)色輝光不是電子，但可以顯示電子運(yùn)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(xué)習(xí)目標(biāo)。二、探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律1、〖探究1〗帶電粒子經(jīng)過電壓U加速，如何求獲得的速度？如圖一所示。學(xué)生動筆推導(dǎo)，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(xué)生對照。此處為剛學(xué)內(nèi)容，一般學(xué)生都能很快由動能定理推出速度。從快處理。2、提問：平拋運(yùn)動的規(guī)律？學(xué)生動筆推導(dǎo)，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(xué)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(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，從另一端穿出。粒子在電場中做何運(yùn)動？其偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ如何計算？與U有何關(guān)系？如圖二所示。學(xué)生推導(dǎo)，老師巡堂，個別指導(dǎo)。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(xué)生對照。4、〖探究3〗帶電粒子以ｖt速度離開偏轉(zhuǎn)電場，在到達(dá)熒光屏之前作何運(yùn)動？在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離y′如何計算？y′與U有何關(guān)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(xué)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(rèn)為電子的偏轉(zhuǎn)是幾乎不需要時間的。若偏轉(zhuǎn)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(guān)鍵所在。2、〖探究1〗探究熒光屏上圖像與豎直方向電壓關(guān)系探究方式：先投影出表格中左邊電壓圖像，學(xué)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(shí)驗(yàn)演示（從學(xué)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(dāng)猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致時，學(xué)生能立即享受到成功的喜悅；不一致時，更能引發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生在解決思維沖突中構(gòu)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(guān)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(zhuǎn)電壓由跳躍式的變?yōu)檫B續(xù)變化的鋸齒波，學(xué)生在思維上有較大難度。而在第1步中通過計算得出偏轉(zhuǎn)時間極短，這里還可以與鋸齒波的周期進(jìn)行比較，電子大概在鋸齒波周期的千萬分之一內(nèi)就通過了偏轉(zhuǎn)電場！可以認(rèn)為，電子在迅速穿過偏轉(zhuǎn)電場過程中，偏轉(zhuǎn)電壓還“來不及”變化！由此得到每一個瞬時電壓對應(yīng)于熒光屏上一個唯一點(diǎn)，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(chǔ)，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(xué)生作出猜想、討論、小組發(fā)言，闡述熒光屏將出現(xiàn)何種圖像和理由；再由老師實(shí)驗(yàn)演示；最后由幾何畫板課件模擬兩個勻速直線運(yùn)動合成規(guī)律（如左下圖所示），以加強(qiáng)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(yùn)動和一個簡諧運(yùn)動合成規(guī)律（如右上圖所示），以加強(qiáng)理解。

四、課外探究活動1、如何得到如下