“问题引导式教学”模式教学设计——带电粒子在电场中的运动

周亚娟

（甘肃省兰州新区舟曲中学，甘肃 兰州）

【教学目标】

（一）知识与技能

1.学会用电场力、电场强度及电势差等概念推导出带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量。

2.掌握带电粒子在电场中加速、电场中偏转时的相关方法规律。

（二）过程与方法

通过带电粒子在电场中的偏转学会类比的研究方法。

（三）情感态度与价值观

培养学生科学研究的意志，提升学生的科学素养。

教学重点：掌握带电粒子在电场中加速与偏转时相关方法规律。

教学难点：应用带电粒子在电场中的偏转规律解决实际问题。

教法与学法：问题引导式教学法、小组合作探究。

使用教具：多媒体、电子束演示器。

【教学过程】

（一）复习巩固

教师活动：通过多媒体给出如下问题并快速读题。

快速问答：

（1）粉笔头自由释放后做什么运动。（2）粉笔头被水平抛出后做什么运动。（3）自由落体运动与平抛运动，物体受力与运动方向什么关系。（4）一物体由静止沿一光滑曲面运动，如何快速算出末位置的速度，你想到了什么方法，如何表述。（5）在匀强电场中电势差与电场强度满足什么关系。（6）已知电场强度与带电量如何求得电荷所受到的静电力。（7）静电力做功与电势差有什么关系。

学生活动：据教师提问快速思考作答。

（设计意图：巩固平抛运动与电场的相关知识为本节所学做铺垫。）

（二）引入新课

演示仪器：电子束演示器。

教师活动：分别演示电子束的加速与偏转

通过演示电子束在电场中的运动，引入带电粒子在电场中的两类运动：加速与偏转。

学生活动：通过观察玻璃管内绿光的变化体会电子束的运动。

（设计意图：从实例引入新课，激发学生学习兴趣。）

（三）新课学习

1.带电粒子在电场中的加速

如下图所示，真空中两平行金属板间加一电压U，两极板间距为d，现有一带负电荷q、质量为m的带电粒子在电场力的作用下由静止开始从负极板向正极板运动。

小组合作探究（1）

问题①：带电粒子在两极板间运动时受到哪几种力的作用？

问题②：带电粒子在电场中（两极板间）做何种运动？

问题③：带电粒子到达正极板时的速度是多少？（试用两种方法求解）

教师活动：引导学生分析题目中的关键信息，同时对小组合作探究的结果进行点评与总结。

学生活动：小组合作探究，派代表发言或上板展示。

（设计意图：使学生通过一系列细化的问题逐步理解带电粒子在电场中的运动规律及解决相关问题的方法。）

说明：处理物理问题时（除有说明或有明确暗示外）不计重力的带电粒子有：电子、质子、离子等微观粒子；应考虑重力有：带电液滴，带电小球等。

思考与讨论

教师活动：多媒体展示问题。

如果上述问题中两极板是其他形状（极板间不是匀强电场），上面的方法是否仍适用？为什么？

学生活动：学生思考作答，补充。

（设计意图：使学生体会到动能定理在解决带电粒子加速问题时的优越性。）

2.带电粒子在电场中的偏转

如下图所示，有一平行带电金属板所产生的电场，一带电粒子沿平行于两极板的方向射入其中。

小组合作探究（2）

问题①：带电粒子在金属板间的受哪几种力的作用，粒子的的运动轨迹如何？

问题②：带电粒子的运动性质如何，此运动与之前所学的何种运动类似？

问题③：类比平抛运动得出此运动的研究方法以及求解方法规律？

教师活动：多媒体展示题目与探究问题，点评与补充学生探究结果，引导学生得出平抛运动解题规律。

学生活动：学生小组探究所给出问题，记录并展示与补充。

（设计意图：使学生自主建立起带电粒子在电场中的偏转模型，另外教师给出平抛运动解题规律，使学生能很快地通过已熟知的对知识掌握所学。）

（四）课堂小结

教师活动：教师引导学生对本节所学进行总结。

学生活动：记录

（设计意图：使学生对本节所学习知识有更系统的理解，且使规律更具操作性）