《带电粒子在匀强电场中的运动》教学设计与评价反思

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高三物理二轮复习课《带电粒子在匀强电场中的运动》教学设计及反思

一、模型建立

1、带电粒子在电场中的平衡问题模型。

带电粒子在电场中的平衡问题比较简单，学生易于理解接受。

例1：如图，质量为m的带电油滴，在两块带电平行板间处于静止状态，已知两板间距为d、电压为U，问：

（1）该粒子带正电还是负电?

（2）带电量为多少？

该题通过分析带电液滴在电场中的平衡，为后面的带电粒子在电场中在电场中的运动的处理作了铺垫。

同时，本设计处理该问题时顺势点明了密立根用油滴实验测量得出了电子的电荷量实验的原理，反映出了知识的系统性与连贯性。

本设计又提出问题：是否考虑带电粒子的重力？

然后引导学生一起复习得出结论：

（1）微观粒子：如电子、质子、离子等，一般不考虑重力（但并非忽略质量）（除非有说明或明确暗示）

（2）实物粒子：如液滴、油滴、尘埃、小球等，一般都不能忽略重力（除非有说明或明确暗示）。

2、带电粒子在电场中的直线加速规律及应用问题模型。

带电粒子在电场中的加速的直线加速问题比较简单，本设计先建立了一个模型：带电粒子在电场中由静止被加速。

例2：如图，两带电平行板间电压为U、间距为d，一质子（质量m、电荷量e）在紧靠M板处由静止释放，求质子到达另一板时的速度。

该例题构建的模型规律，学生比较容易解决，通过分析带电粒子在电场中只受到恒定的电场力作用，在匀强电场中做匀加速直线运动 ，可以引导学生从动力学角度和功能关系角度皆可求出末速度的大小（但是对过程中的加速度和时间只能通过动力学学方法解决）。

可贵的是，本设计时刻关注学生的学法指导，在点拨讲解该模型规律的同时，又顺势引出了直线加速器的原理及其应用价值。

3、带电粒子在电场中的曲线偏转规律及其应用问题模型。

带电子在匀强电场中的曲线偏转规律，本设计建立的模型是：带电粒子在电场中垂直电场方向进入电场。

例3：如图，一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子（不计重力）以初速度v0垂直于电场线进入两带电平行板间后从另一端飞出，两板长为l，间距为d，电压为U，求带电粒子：

（1）在两板间的运动时间

（2）离开电场时的偏移距离y

（3）离开电场时的偏转角

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该例题的设计意图是让学生掌握带电粒子在电场中在匀强电场中的偏转规律，通过分析带电粒子在不计重力的情况下，带电粒子只受到一个大小方向皆不变的电场力，且电场力的方向与速度垂直，满足类平抛运动条件，从而点出处理带电粒子在电场中偏转问题的方法--应用运动的合成和分解的知识分析处理：

沿初速度方向的分运动为匀速直线方向，运动时间t=l / v0；

沿电场力方向的分运动为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=.

通过分别推到两个方向的运动规律，则学生比较容易得到规律。

同时，本设计右由此拓展出了示波管的原理：电子从加速极板射出后进入偏转极板。

二、习题设计

本设计对当堂训练习题亦进行了精心选择与编排。

1、下列粒子从初速度为零的状态，经电压为U的电场加速后，哪种粒子获得的速度最大（???）

A．质子（H）???? B．氘核（H）??

C．粒子（He）?? ?D．钠离子（Na+）

该题强化学生对功能关系规律应用的认识。

2、电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板之间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍能使电子穿过该电场，则

（1）电子穿越平行板所需时间（????? ?）

（2）电子穿越平行板后的动能（???????? ）

A．随电压的增大而减小?????? B．随电压的增大而增大

C．与电压的增大无关???????D．不能判定是否与电压增大有关

该题是带电粒子在电场中的偏转规律的强化训练。设计了两个小问题，第一个小问题考核训练学生对带电粒子在匀强电场中运动时间的处理。第二小问题考核训练学生对带电粒子动能大小的影响因素。

3、两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，则此电子具有的初动能是（???）

A．??? ??? ?B．????????????????

?C．eU???????? D．

相比第二题，该题加深了难度，复杂了带电粒子的运动过程，考核的知识点还是功能关系问题。

4．一束带电量均为q的正离子(不计重力)，垂直电场方向进入同一匀强电场，试讨论在以下情况中，是否得到相同的偏转距离y

A．进入偏转电场时速度相同；???????

B．进入偏转电场时动能相同；

C．进入偏转电场时动量相同；???????

D．经同一电场由静止加速后再进入该偏转电场

该题又递加了难度，在考核偏转规律的同时，添加了动量与动能的大小定量关系比较。

5、如图所示，电子由静止经电压U0加速后，进入间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿出电场，求：

（1）电子穿出电场时的动能．

（2）金属板A、B的长度．

该题的综合度增强，将直线加速电场与偏转电场结合起来考核。

6、在厚铅板A的右表面P处放一个β放射源（β放射源是一个发射出高速电子的源），放出的电子速度均为v0，方向沿各个方向，且机会相等．在B处放一块平行于A的足够大的金属网，A、B间加一场强为E、方向水平向左的匀强电场，A、B间相距d，在B的右侧距金属网L处放置一荧光屏M，以观察到达荧光屏的电子，求荧光屏上出现亮点的范围（设电子的电荷量为e，质量为m）.

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该题的知识点的综合考核程度又进了一步，以考查、训练学生对带电粒子在电场中的运动规律及学生的空间思维能力。

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如上所述本节课利用分层次方法建立了三个物理模型并精选了六个练习，通过该三个物理模型和六个练习，本设计意图引导学生主动参与、积极讨论，以培养学生的比较、判断、归纳、应变能力，也可让学生体会到任何复杂的物理问题都是由一个个小模型和简单问题构成的，由此可以减轻高三学生对物理综合问题的畏难情绪，亦可提高高三物理复习课的效率。

但是，这种分层次教法对老师有较高的要求，需要老师注重日常的积累，对重点、难点进行习题编排时注意分层，从而使学生印象深刻，让高三复习课真正 活起来。

总之，复习课教学是一个师生再学习、再提高的过程，要突出知识的整合和应用，理应杜绝知识罗列式或压缩讲课式的课堂复习教学，立足教材、围绕考纲全面提升学生能力而不是搞题海战术。要做到让学生自主参与知识与构建，让学生自主在训练中探究发现规律、感悟提炼方法。

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