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《带电粒子在电场中的运动》说课稿

编辑:宁喆 发布时间:2013-11-08 11:42:49点击次数:

《带电粒子在电场中的运动》说课稿

黄梅一中  周贤

 

我主要从四个方面对《带电粒子在电场中的运动》这部分的一轮复习教学进行说课:

一、说考纲要求和考题的命题特点;

二、说新课学习后学生的现状;

三、说一轮复习的定位;

四、说复习教学设计。

 

一、说考纲要求和考题命题特点

内容

要求

1)物质的电结构、电荷守恒

2)静电现象的解释

3)点电荷

4)库仑定律

5)静电场

6)电场强度、点电荷的场强

7)电场线

8)电势能、电势

9)电势差

10)匀强电场中电势差与电场强度的关系

11)带电粒子在匀强电场中的运动

12)示波管

13)常见电容器

14)电容器的电压、电荷量和电容的关系

可见,在考纲中,《带电粒子在电场中的运动》属Ⅱ级(较高能力)要求,是高考的必考考点,也是考查的热点之一。

试题分布

考查内容

题型及分值

2013.全国课标.24

受约束的带电粒子在电场中做变速圆周运动

计算,14

2013.全国大纲.25

带电粒子在交变电场中做往返运动

计算,19

2013.山东.23

带电粒子在电场中做类平抛运动和在磁场中做圆周运动

计算,18

2013.北京.22

带电粒子在电场中做加速直线运动和在磁场中做圆周运动

计算,16

2013.浙江.24

带电粒子在非匀强电场中做匀速圆周运动和

一般性的曲线运动

               (电子能量分析器)

计算,20

2012.全国课标.18

2012.全国课标.25

带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件

带点粒子在电场中和磁场中的偏转问题

选择,6

计算,18

2011.福建.20

带电粒子在两个匀强电场中做往返运动

(反射式速调管)

计算,15

2010.全国课标.17

静电除尘器的电场原理

选择,6

2010.全国大纲.17

带电粒子在电场中处于平衡状态

选择,6

2007.重庆卷.24

飞行时间质谱仪

计算,19

 

纵观近几年各地的高考试题,带电粒子在电场中的运动及与其相关联的问题,倍受命题专家的亲睐,考查频率很高,而且分值高,占分比例较大,综合性强,区分度较高。具体有以下特点:

1.       从考题题型上看:有选择题,也有计算题,甚至是选择优生的压轴题。

2.       从考题内容上看:

(1)       考题所涉及的带电粒子在电场中的运动形式多样化,比如有:平衡状态、变速直线运动、往返运动、类平抛运动、圆周运动、一般性的曲线运动等等。

(2)       带电粒子在电场中的运动与日常生活、生产以及现代科技密切相关,因此近几年高考中有较多考题以静电除尘器(2010年全国新课标卷第17题、2011年广东理综第21题)、飞行时间质谱仪(2007年重庆卷第24题)、反射式速调管(2011年福建卷第20题)、电子能量分析器(2013年浙江卷第24题)为背景设置考题。

3.  从能力要求上看:带电粒子在电场中的运动及与其相关联的考题,广泛涉及力学和电磁学的基本概念、规律和方法,它能将电场的概念与物体的平衡、运动学、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等知识非常巧妙和紧密地结合起来,有利于考查学生的综合能力。

2014年的高考中,对带电粒子在电场中的运动的考查仍将是一个热点。

 

二、说新课学习后学生的现状分析

  在通过高一和高二的基础课程学习后,学生们们力学和电学中的一些基本概念、公式和规律有了一定的了解和掌握,但仍然存在以下问题:

1、  对于一些重要公式中的各个物理量的含义理解不够透彻。比如:这位同学在应用电场力做功的表达式( )时,没有认识到公式中U是指初、末位置之间的电势差,它并不一定等于电容器两极板间的电压。

2、  在分析带电粒子在电场中的运动状态时,虽然我们在讲课时一再强调要结合物体的受力情况来分析,但学生们在处理一些具体问题时,还是会忽略这一点,而是凭自己的感觉来做题。比如:这个题目要求分析带电小球从A运动到B的过程中,到B点速度的最小值。有些学生一看要末速度最小,就认为从AB小球一定要做减速运动,且到B点速度恰好为零,却忽略了对小球的受力分析,其实,由于小球所受的向上的电场力不可能大于它的重力(否则小球会离开斜面而不可能到达B点),因此小球不可能做减速运动到B点。

3、  在处理带电粒子在电场中的偏转问题时,由于涉及到的物理量较多,在进行公式推导时,有些同学不能根据题意灵活的选择最佳的公式,象这位同学做题时,基本是把所有可能的公式罗列在一起,思路显得比较混乱,而是还写错了公式。

 

可见,即使在新课学习后,在对一些重要的基本概念的理解上、对处理力学问题的基本方法的掌握上和灵活的运用物理公式和规律解决实际问题上,等等------我们的学生还存在很大的不足,而这些都是我们在一轮复习过程中要解决的问题。

    针对以上情况,我想谈谈对一轮复习该如何定位的一点想法。

三、说一轮复习的定位

一轮复习是新课学习完成后,对整个高中课程进行的一次全面系统的复习。我认为,

1、物理一轮复习的目标是:实现对知识的准确理解、正确应用,夯实三基、融会贯通。

2、基本任务是:以《考纲》为依据,以《考题》为导向,以课本和资料为载体,疏理知识,恢复建构,扫除知识结构中理解上的障碍,逐一理解和掌握知识点,使学生具备初步的物理能力。

3、一轮复习要重视课本,对少数重要的知识点,要用类似于上新课的程序,引导学生回归课本,弄清知识建立过程的来龙去脉,摒弃抛开课本的教学倾向。

 

  因此,对于《带电粒子在电场中的运动》的一轮复习,我做出以下复习设计:

 

四、说复习设计

(一)复习的教学目标

1、通过复习,加深理解带电粒子在电场中加速和偏转的原理及其应用。

2、通过复习,使学生能更熟练地运用牛顿运动定律或动能定理分析带电粒子在电场中的运动问题。

3、通过复习熟练地掌握基本知识和基本方法后,进一步学会知识的迁移,提高综合能力。

 

(二)复习的重难点

 

重点: 通过复习,使学生更好地理解并掌握带电粒子在电场中加速后的速度,以及偏转的距离和偏转角度等量的计算

难点: 通过复习,使学生加深体会并掌握用力学中的模型、规律和方法来处理带电粒子在电场中的运动问题。

 

(三)课时安排

 两课时。第一课时做基础知识、基本规律方法的复习,第二课时处理习题加以巩固。

 

(四)复习方法

以学生为主体、教师为主导的启发式教学:

1)教师提出问题。

2)学生自主活动,参与分析和推导。

3)教师展示结果,让学生对比分析并发现问题。

4)教师进行评价和补充,并引导学生进行方法的归纳。

5)通过典型习题让学生加深巩固重要知识点。

 

(五)教学内容

分三个环节来进行:知识梳理              方法总结        能力提升。

第一个环节:知识梳理方面,复习以下内容:

1、  带电粒子的重力是否可以忽略的问题:

在高考题中,虽然有很多题目都明确指出了带电粒子的重力是否要考虑,但还有一些题目并没有明确指明这一点,而是需要结合带电粒子的运动状态来确定是否考虑重力,而在这一点上学生往往容易出错。

对此,在我的处理方法是:给出一个典型例题,让学生能亲身体会到怎样结合运动状态来确定是否考虑重力。

2、带电粒子在电场中的加速(不计粒子的重力)

提出问题:

问题一:使带电粒子在电场中加速的方法是什么?

问题二:经匀强电场加速后粒子的速度怎样计算?

问题三:如果是在非匀强电场中,加速后的速度又该怎么计算?

(这样的设问是为了使学生体会到解决加速问题时,动能定理的优越性。)

学生活动:引导学生运用力学知识进行分析和推导。

展示结果(用幻灯片投影),请学生对比分析。

3、带电粒子在电场中的偏转

提出问题:

(1)当带电粒子垂直场强方向进入匀强电场中,不考虑重力时,则带电粒子在电场中将做什么             运动呢?(匀变速曲线运动)

(2)用什么方法分析处理这种运动呢?

(类比平抛运动,将曲线运动分解为两个直线运动来处理:即沿初速方向的匀速直线运动和沿电场方向的匀加速直线运动。)

(3)给出一个例题,请学生独立推导偏转问题中的一些重要的物理量的表达式。

例:设质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿垂直于电场的方向,进入长为l、间距为d、电势差为U的平行金属板间的匀强电场中.若不计粒子的重力,请求出以下物理量:

1)粒子在电场中的飞行时间;  2)粒子离开电场时的速度和偏转角度

3)粒子离开电场时沿电场方向的侧移和位移偏向角。

 

学生活动:请学生独立完成分析和推导。

展示结果(用幻灯片投影),请学生对比分析并找出问题。

在这里可以可以补充一个问题:在解决带电粒子的加速问题时,动能定理体现出了优越性,那在解决偏转问题时,为什么不用动能定理呢?(动能定理只能求速度的大小,不能求速度的方向,而曲线运动中涉及运动的方向问题,一般采用运动分解的方法。)

另外,还应该特别强调:既然偏转问题的本质就是类平抛运动,那么适用于平抛运动的重要规律同样也适用于偏转问题,并给出两个重要结论。(屏幕显示)

 

对于这两个结论,由于在平抛运动中早已接触过,学生们并不感到陌生,甚至能够完整的说出其内容,这样就代表他们掌握了吗?让我们来看看实际情况。

   学生做题的表现说明:能说出一个知识的内容,并不代表就完全掌握了这个知识。那么在复习的过程中,我们不仅仅要教给学生“是什么”,更重要的是让他们学会“怎么用”。

 

第二环节:在对基础知识进行梳理后,请学生分析并总结——解决带电粒子在电场中的运动问题时,可以运用力学中的哪些方法呢?

一、力和运动的观点  牛顿运动定律

运动学公式

 

局限性:只能解决恒力作用下的匀变速直线运动。

二、能量的观点   动能定理

功能关系

优越性:对恒力及变力做功(如非匀强电场)问题均适用。

局限性:(1)只能求速度的大小,不能求速度的方向。    2 不能求时间。           

三、类比法、等效法:如在解决偏转问题时,将电场力类比重力,将粒子的偏转类比平抛运动。

四、运动的合成与分解的方法:是解决匀变速曲线运动的通用的方法。

 

老师补充(屏幕展示)带电粒子在电场中常见的运动形式及处理方法。

 

第三环节:(能力提升)解决加速和偏转在实际中的应用问题——示波器及其原理。

   示波器及其原理,一直学生们理解上的难点。特别在分析示波器的波形问题时,一些学生反映“似曾相识”,可依然“望而生畏”,不知“从何说起”。

   因此,我在复习这部分内容时,是这样处理的:

1、指导学生阅读课本,了解示波器的构造和作用。

2、让学生结合加速和偏转的知识,尝试推导出:当只在一对偏转电极(如YY )上加上恒定的电压时,电子在荧光屏上的侧移的表达式(并说明在荧光屏上出现的现象)

3、引导学生进一步思考:如果只在一对偏转电极(YY)上加上变化的电压时,电子在荧光屏上的侧移会怎样变化(并说明在荧光屏上出现的现象)

4、引导学生进一步思考:如果在两对偏转电极上都加上电压,我们可以用什么方法来确定电子在荧光屏上的落点?

 

(六)巩固练习(附后)

 

 

 

 

 

 


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