2024-2025版高中物理第一章靜電場9帶電粒子在電場中的運動教學設計新人教版選修3-1課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學內容2024-2025版高中物理第一章靜電場9節“帶電粒子在電場中的運動”教學設計，新人教版選修3-1。本節課主要內容包括：帶電粒子在勻強電場中的運動規律，帶電粒子在非勻強電場中的運動，以及帶電粒子在復合電場中的運動。通過學習，學生能夠掌握帶電粒子在電場中的運動規律，并能夠應用這些規律解決實際問題。二、核心素養目標培養學生物理思維，提升學生的科學探究能力，通過實驗和問題解決，使學生理解電場力對帶電粒子運動的影響，培養學生在復雜情境下應用物理知識分析和解決問題的能力。同時，強化學生科學態度與責任，使學生認識到物理學在科技發展和社會進步中的重要作用。三、教學難點與重點1.教學重點，

①理解并掌握帶電粒子在勻強電場中的運動規律，包括速度、加速度和位移的計算；

②掌握帶電粒子在非勻強電場中的運動分析，特別是曲線運動的軌跡方程和運動學公式的應用；

③能夠結合復合電場的特點，分析帶電粒子在復合電場中的運動軌跡。

2.教學難點，

①帶電粒子在非勻強電場中的運動分析，尤其是當電場強度隨位置變化時，如何確定粒子的軌跡；

②復合電場中，當電場方向和大小都隨位置變化時，如何建立合適的坐標系和分析方法；

③理解并應用電場力與粒子運動狀態變化之間的關系，包括能量的轉換和守恒定律的應用。四、教學資源-軟硬件資源：多媒體教學平臺、物理實驗室、電子表格軟件

-課程平臺：學校物理教學資源庫、在線教育平臺

-信息化資源：靜電場模擬軟件、粒子軌跡分析軟件、視頻教程

-教學手段：實物模型演示、實驗演示、多媒體課件展示、課堂討論五、教學過程一、導入新課

1.老師首先以提問的方式引入新課：“同學們，我們之前學習了電荷和電場的基礎知識，那么帶電粒子在電場中會受到怎樣的力呢？它們會如何運動呢？”

2.學生積極思考，老師總結：“今天我們要學習的是帶電粒子在電場中的運動，重點掌握帶電粒子在勻強電場和非勻強電場中的運動規律。”

二、新課講解

1.老師講解帶電粒子在勻強電場中的運動規律，引導學生思考：

-帶電粒子在勻強電場中受到的電場力如何計算？

-帶電粒子在勻強電場中的運動軌跡是怎樣的？

-如何根據電場力和運動軌跡分析帶電粒子的速度和加速度？

2.學生通過討論，老師總結：“帶電粒子在勻強電場中受到的電場力為F=qE，其中q為電荷量，E為電場強度。在勻強電場中，帶電粒子的運動軌跡為直線，其速度和加速度可由運動學公式計算。”

3.老師講解帶電粒子在非勻強電場中的運動規律，引導學生思考：

-帶電粒子在非勻強電場中的運動軌跡是怎樣的？

-如何分析帶電粒子在非勻強電場中的速度和加速度？

-如何處理帶電粒子在曲線運動中的電場力？

4.學生通過討論，老師總結：“帶電粒子在非勻強電場中的運動軌跡為曲線，其速度和加速度可由運動學公式和電場力公式計算。在曲線運動中，電場力的方向和大小都會隨位置變化，需要分段分析。”

5.老師講解帶電粒子在復合電場中的運動規律，引導學生思考：

-復合電場中，如何分析帶電粒子的運動軌跡？

-如何處理復合電場中的電場力？

-如何分析帶電粒子在復合電場中的能量變化？

6.學生通過討論，老師總結：“復合電場中，帶電粒子的運動軌跡由各分電場的運動軌跡疊加而成。在復合電場中，電場力的方向和大小可能隨位置變化，需要分段分析。帶電粒子在復合電場中的能量變化由電場力做功引起。”

三、課堂練習

1.老師布置練習題，要求學生獨立完成：

-一帶電粒子在勻強電場中運動，求其速度和加速度。

-一帶電粒子在非勻強電場中運動，求其運動軌跡和速度。

-一帶電粒子在復合電場中運動，求其運動軌跡、速度和能量變化。

2.學生完成練習題，老師巡視指導，解答學生疑問。

四、課堂討論

1.老師組織學生進行課堂討論，引導學生思考：

-帶電粒子在電場中的運動有何特點？

-如何分析帶電粒子在復雜電場中的運動？

-如何將所學知識應用于實際問題？

2.學生積極參與討論，老師總結討論結果。

五、課堂小結

1.老師總結本節課的重點內容：

-帶電粒子在勻強電場、非勻強電場和復合電場中的運動規律。

-帶電粒子在電場中的速度、加速度和能量變化。

2.老師強調學習要點，引導學生課后復習鞏固。

六、布置作業

1.老師布置課后作業，要求學生完成以下題目：

-閱讀課本相關章節，總結帶電粒子在電場中的運動規律。

-分析一實際物理問題，應用所學知識求解。

2.學生認真完成作業，老師課后批改，解答學生疑問。

七、課堂延伸

1.老師鼓勵學生課后查閱相關資料，了解靜電場在實際生活中的應用。

2.學生積極拓展學習，提升物理素養。六、教學資源拓展1.拓展資源：

-靜電場在生活中的應用：靜電除塵器、靜電噴漆、靜電植絨等。

-靜電場與電磁學的聯系：靜電場與電場能量、電場強度分布等概念的關系。

-靜電場在自然界中的現象：雷暴、靜電感應等。

2.拓展建議：

-鼓勵學生課后查閱有關靜電場在生活中的應用的資料，了解靜電場技術的實際應用，提高學生對物理知識在實際生活中的認識。

-引導學生研究靜電場與電磁學的聯系，探討靜電場與磁場的關系，激發學生對電磁學領域的好奇心。

-建議學生觀察和研究自然界中的靜電現象，如雷暴、靜電感應等，通過實驗和觀察，加深對靜電場概念的理解。

-推薦學生閱讀與靜電場相關的科普書籍或文章，如《靜電場與電磁波》、《電磁學基礎》等，拓寬學生的知識面。

-鼓勵學生參與學校或社區組織的科學活動，如科學展覽、科學實驗比賽等，提高學生的實踐能力和創新思維。

-建議學生利用網絡資源，如在線課程、科學視頻等，自主學習靜電場相關知識，提升自主學習能力。

-鼓勵學生進行小組合作學習，共同探討靜電場中的問題，培養學生的團隊合作精神和溝通能力。

-引導學生關注國內外有關靜電場研究的前沿動態，如新型靜電場技術、靜電場理論的發展等，激發學生的研究興趣。七、典型例題講解例題1：一質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進入勻強電場，電場強度E的方向與v0垂直，電場方向沿y軸正方向。求粒子在電場中運動的時間t和位移s。

解答：

粒子在電場中受到的電場力F=qE，根據牛頓第二定律，粒子的加速度a=F/m=qE/m。由于電場力與速度方向垂直，粒子的運動軌跡為拋物線。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運動，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運動，位移s_y=1/2at^2=1/2(qE/m)t^2。

由于電場力與速度方向垂直，粒子的運動時間t由x軸方向的位移決定，即t=s_x/v0。

將t代入s_y的表達式中，得到s_y=1/2(qE/m)(s_x/v0)^2=1/2(qE/m)(v0t/v0)^2=1/2(qE/m)t^2。

聯立s_x和s_y，得到s_x^2=2(qE/m)s_y。

代入s_x=v0t，得到(v0t)^2=2(qE/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qE/m))。

將t代入s_x=v0t，得到s_x=v0√(2s_y/(qE/m))。

所以，粒子在電場中運動的時間t=√(2s_y/(qE/m))，位移s=s_x^2+s_y=2s_y。

例題2：一質量為m，電荷量為q的帶負電粒子，以速度v0沿x軸負方向進入勻強電場，電場強度E的方向與v0垂直，電場方向沿y軸負方向。求粒子在電場中運動的時間t和位移s。

解答：

粒子在電場中受到的電場力F=qE，由于電荷為負，電場力方向與電場方向相反，即沿y軸正方向。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運動，位移s_x=-v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運動，位移s_y=1/2at^2=1/2(-qE/m)t^2。

由于電場力與速度方向垂直，粒子的運動軌跡為拋物線。

沿x軸方向的位移s_x與時間t的關系為s_x=-v0t。

沿y軸方向的位移s_y與時間t的關系為s_y=1/2(-qE/m)t^2。

聯立s_x和s_y，得到(-v0t)^2=2(-qE/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qE/m))。

將t代入s_x=-v0t，得到s_x=-v0√(2s_y/(qE/m))。

所以，粒子在電場中運動的時間t=√(2s_y/(qE/m))，位移s=s_x^2+s_y=2s_y。

例題3：一質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進入非勻強電場，電場強度E隨位置x線性增加，即E=kx。求粒子在電場中運動的時間t和位移s。

解答：

粒子在電場中受到的電場力F=qE，由于電場強度隨位置x線性增加，電場力也隨位置x線性增加，即F=qkx。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運動，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運動，加速度a=F/m=qkx/m。

沿y軸方向的位移s_y與時間t的關系為s_y=1/2at^2=1/2(qk/m)t^2。

聯立s_x和s_y，得到(v0t)^2=2(qk/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qk/m))。

將t代入s_x=v0t，得到s_x=v0√(2s_y/(qk/m))。

所以，粒子在電場中運動的時間t=√(2s_y/(qk/m))，位移s=s_x^2+s_y。

例題4：一質量為m，電荷量為q的帶負電粒子，以速度v0沿x軸負方向進入非勻強電場，電場強度E隨位置x線性減少，即E=-kx。求粒子在電場中運動的時間t和位移s。

解答：

粒子在電場中受到的電場力F=qE，由于電荷為負，電場力方向與電場方向相反，即沿x軸正方向。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運動，位移s_x=-v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運動，加速度a=F/m=-qkx/m。

沿y軸方向的位移s_y與時間t的關系為s_y=1/2at^2=1/2(-qk/m)t^2。

聯立s_x和s_y，得到(-v0t)^2=2(-qk/m)s_y。

解得t=√(2s_y/(qk/m))。

將t代入s_x=-v0t，得到s_x=-v0√(2s_y/(qk/m))。

所以，粒子在電場中運動的時間t=√(2s_y/(qk/m))，位移s=s_x^2+s_y。

例題5：一質量為m，電荷量為q的帶正電粒子，以速度v0沿x軸正方向進入復合電場，其中電場強度E1沿y軸正方向，E2沿z軸正方向，且E1和E2均隨時間t變化，E1=kt，E2=kt^2。求粒子在復合電場中運動的時間t和位移s。

解答：

粒子在復合電場中受到的電場力F1=qE1和F2=qE2。

沿x軸方向，粒子做勻速直線運動，位移s_x=v0t。

沿y軸方向，粒子做勻加速直線運動，加速度a1=F1/m=qkt/m。

沿y軸方向的位移s_y與時間t的關系為s_y=1/2a1t^2=1/2(qkt/m)t^2。

沿z軸方向，粒子做勻加速直線運動，加速度a2=F2/m=qkt^2/m。

沿z軸方向的位移s_z與時間t的關系為s_z=1/2a2t^2=1/2(qkt^2/m)t^2。

所以，粒子在復合電場中運動的時間t和位移s分別為：

t=t，

s_x=v0t，

s_y=1/2(qkt/m)t^2，

s_z=1/2(qkt^2/m)t^2。八、課堂1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，檢驗學生對帶電粒子在電場中運動規律的理解程度。例如，詢問學生如何計算帶電粒子在勻強電場中的加速度，如何分析帶電粒子在非勻強電場中的運動軌跡等。

-觀察：觀察學生在課堂上的參與度，包括是否積極思考、是否能夠獨立完成實驗操作、是否能夠與同學進行有效溝通等。

-測試：通過課堂小測驗或隨堂練習，評估學生對本節課知識點的掌握情況。測試題目應涵蓋本節課的重點和難點，如帶電粒子在電場中的運動軌跡、速度、加速度等。

-反饋：對于學生的回答，老師應給予及時的反饋，鼓勵正確的回答，指出錯誤的地方，并引導學生思考如何改正。

2.作業評價：

-批改：對學生的作業進行認真批改，確保作業的準確性和完整性。對于作業中的錯誤，老師應詳細指出，并給出正確的解答過程。

-點評：在作業批改過程中，老師應給予學生個性化的點評，指出學生的優點和不足，并提出改進建議。

-反饋：通過作業反饋，老師可以了解學生對知識的掌握程度，以及他們在學習過程中遇到的問題。同時，這也是學生自我評價和自我改進的機會。

-鼓勵：對于表現優秀的學生，老師應給予表揚和鼓勵，激發學生的學習興趣和積極性。對于學習有困難的學生，老師應給予更多的關注和幫助，幫助他們克服學習障礙。

3.課堂互動評價：

-小組討論：通過小組討論，評價學生在合作學習中的表現，包括是否能夠積極參與討論、是否能夠提出有建設性的意見、是否能夠傾聽他人的觀點等。

-實驗操作：在實驗環節，評價學生的實驗操作能力，包括是否能夠正確使用實驗器材、是否能夠按照實驗步驟進行操作、是否能夠觀察并記錄實驗數據等。

4.評價記錄：

-老師應記錄學生的課堂表現、作業完成情況、實驗操作能力等，以便全面了解學生的學習狀況。

-定期對學生的評價進行總結和分析，為后續的教學調整提供依據。

5.評價反饋：

-定期與學生進行交流，了解他們對教學的意見和建議，以及他們在學習過程中遇到的困難。

-根據學生的反饋，調整教學策略和方法，以提高教學效果。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創新

1.案例教學：在講解帶電