“問題引導式教學”模式教學設計
——帶電粒子在電場中的運動

周亞娟

（甘肅省蘭州新區舟曲中學，甘肅 蘭州）

【教學目標】

（一）知識與技能

1.學會用電場力、電場強度及電勢差等概念推導出帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度和位移等物理量。

2.掌握帶電粒子在電場中加速、電場中偏轉時的相關方法規律。

（二）過程與方法

通過帶電粒子在電場中的偏轉學會類比的研究方法。

（三）情感態度與價值觀

培養學生科學研究的意志，提升學生的科學素養。

教學重點：掌握帶電粒子在電場中加速與偏轉時相關方法規律。

教學難點：應用帶電粒子在電場中的偏轉規律解決實際問題。

教法與學法：問題引導式教學法、小組合作探究。

使用教具：多媒體、電子束演示器。

【教學過程】

（一）復習鞏固

教師活動：通過多媒體給出如下問題并快速讀題。

快速問答：

（1）粉筆頭自由釋放后做什么運動。（2）粉筆頭被水平拋出后做什么運動。（3）自由落體運動與平拋運動，物體受力與運動方向什么關系。（4）一物體由靜止沿一光滑曲面運動，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）在勻強電場中電勢差與電場強度滿足什么關系。（6）已知電場強度與帶電量如何求得電荷所受到的靜電力。（7）靜電力做功與電勢差有什么關系。

學生活動：據教師提問快速思考作答。

（設計意圖：鞏固平拋運動與電場的相關知識為本節所學做鋪墊。）

（二）引入新課

演示儀器：電子束演示器。

教師活動：分別演示電子束的加速與偏轉

通過演示電子束在電場中的運動，引入帶電粒子在電場中的兩類運動：加速與偏轉。

學生活動：通過觀察玻璃管內綠光的變化體會電子束的運動。

（設計意圖：從實例引入新課，激發學生學習興趣。）

（三）新課學習

1.帶電粒子在電場中的加速

如下圖所示，真空中兩平行金屬板間加一電壓U，兩極板間距為d，現有一帶負電荷q、質量為m的帶電粒子在電場力的作用下由靜止開始從負極板向正極板運動。

小組合作探究（1）

問題①：帶電粒子在兩極板間運動時受到哪幾種力的作用？

問題②：帶電粒子在電場中（兩極板間）做何種運動？

問題③：帶電粒子到達正極板時的速度是多少？（試用兩種方法求解）

教師活動：引導學生分析題目中的關鍵信息，同時對小組合作探究的結果進行點評與總結。

學生活動：小組合作探究，派代表發言或上板展示。

（設計意圖：使學生通過一系列細化的問題逐步理解帶電粒子在電場中的運動規律及解決相關問題的方法。）

說明：處理物理問題時（除有說明或有明確暗示外）不計重力的帶電粒子有：電子、質子、離子等微觀粒子；應考慮重力有：帶電液滴，帶電小球等。

思考與討論

教師活動：多媒體展示問題。

如果上述問題中兩極板是其他形狀（極板間不是勻強電場），上面的方法是否仍適用？為什么？

學生活動：學生思考作答，補充。

（設計意圖：使學生體會到動能定理在解決帶電粒子加速問題時的優越性。）

2.帶電粒子在電場中的偏轉

如下圖所示，有一平行帶電金屬板所產生的電場，一帶電粒子沿平行于兩極板的方向射入其中。

小組合作探究（2）

問題①：帶電粒子在金屬板間的受哪幾種力的作用，粒子的的運動軌跡如何？

問題②：帶電粒子的運動性質如何，此運動與之前所學的何種運動類似？

問題③：類比平拋運動得出此運動的研究方法以及求解方法規律？

教師活動：多媒體展示題目與探究問題，點評與補充學生探究結果，引導學生得出平拋運動解題規律。

學生活動：學生小組探究所給出問題，記錄并展示與補充。

（設計意圖：使學生自主建立起帶電粒子在電場中的偏轉模型，另外教師給出平拋運動解題規律，使學生能很快地通過已熟知的對知識掌握所學。）

（四）課堂小結

教師活動：教師引導學生對本節所學進行總結。

學生活動：記錄

（設計意圖：使學生對本節所學習知識有更系統的理解，且使規律更具操作性）