孫麗詩

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）06-0128-01

帶電粒子只在電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)是我在廣東省珠海市牛頓獎(jiǎng)現(xiàn)場賽中的一節(jié)開放式的教學(xué)實(shí)踐，在這里與同行分享。本節(jié)課是系統(tǒng)復(fù)習(xí)了電場的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)，且學(xué)生已經(jīng)理解并初步掌握了兩個(gè)內(nèi)容之后，進(jìn)一步理解力與運(yùn)動(dòng)，功與能的關(guān)系，運(yùn)用力學(xué)知識(shí)來處理電學(xué)問題，從而提高學(xué)生分析問題的能力，綜合能力，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題的能力。以例題的形式設(shè)計(jì)帶電粒子只在電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子在電場力、重力作用下直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)探究問題。

本節(jié)內(nèi)容是廣東高考的重點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生有較高的綜合分析物理問題的能力，對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的學(xué)生，學(xué)習(xí)本節(jié)課有一定的難度，所以第一節(jié)只講直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)在2011和2014年高考中都有考查，而偏轉(zhuǎn)作為下節(jié)課研究的問題。

一、創(chuàng)設(shè)情境，經(jīng)歷過程，夯實(shí)基礎(chǔ)

探究一：帶電粒子只在電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)

【學(xué)生活動(dòng)】學(xué)生在步入高三前已經(jīng)學(xué)完了整個(gè)高中知識(shí)，構(gòu)建了完整的物理學(xué)體系，對(duì)實(shí)際物理問題能進(jìn)行熟練地進(jìn)行 “受力分析、運(yùn)動(dòng)分析”。為此，在這里請(qǐng)學(xué)生總結(jié)帶電粒子只在電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

【學(xué)以致用】探究一：如圖所示，有一個(gè)帶電量為+q，質(zhì)量m，初速度為零的帶電粒子（重力忽略不計(jì)），現(xiàn)在從一個(gè)勻強(qiáng)電場的A極板出發(fā)，板間距為d，板間電壓為U。

（1）求帶點(diǎn)粒子運(yùn)動(dòng)到B極板時(shí)的速度。

（2）如果板間距由d變?yōu)?d，其他條件不變，討論帶電粒子飛出電場的速度v，運(yùn)動(dòng)的加速度a，以及在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t如何變化。

【引導(dǎo)學(xué)生討論分析】請(qǐng)學(xué)生將自己的做法寫在黑板上，展示給同學(xué)們看，并做簡單講解，由此總結(jié)出動(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理都可以解決問題。

【教師總結(jié)】動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性，突出該方法。

【教師梳理設(shè)疑】

1.如果初速度為V0，末速度怎么計(jì)算？

2.如果板間電壓U不變，粒子以初速度V0做減速，末速度又怎么計(jì)算？

【方法點(diǎn)竅】

1.理解帶電粒子在電場中做直線運(yùn)動(dòng)的原理。

2.學(xué)會(huì)運(yùn)用動(dòng)力學(xué)思想和動(dòng)能定理的思想處理問題。

變式一：如圖所示的電場中，不計(jì)重力的帶電粒子-q以初速度V0從M點(diǎn)恰與電場線QP方向相同進(jìn)入電場。

（1）分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況？

（2）若此粒子質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)速度恰好為零，求MN兩點(diǎn)的電勢差UMN。

【設(shè)計(jì)理念和策略】

讓學(xué)生體會(huì)如果是非勻強(qiáng)電場中帶電粒子做減速直線運(yùn)動(dòng)的情況，動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性就體現(xiàn)出來。

二、夯實(shí)基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，深度探究

探究二：帶電粒子在電場力和重力作用下的直線運(yùn)動(dòng)

【設(shè)計(jì)理念和策略】

探究二：設(shè)計(jì)了平衡及變速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)問題，首先組織學(xué)生進(jìn)行討論處于平衡狀態(tài)的帶電粒子的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)而引入探究二。通過探究二的密立根油滴實(shí)驗(yàn)對(duì)平衡問題進(jìn)一步理解，同時(shí)進(jìn)行情感態(tài)度與價(jià)值觀的教育；探究三是變速直線運(yùn)動(dòng)的問題，模型較簡單，再一次突出運(yùn)用動(dòng)能定理解決問題的優(yōu)越性。

（一）平衡問題

【探究方法】學(xué)生討論探究

討論1：一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子，處于上極板帶正電，下極板帶負(fù)電的平行板電容器中，在該電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電？

討論2：若該帶電粒子以斜向下的初速度v0從上極板左側(cè)進(jìn)入電場后沿直線運(yùn)動(dòng)到下極板。

（1）物體做的是什么運(yùn)動(dòng)？

（2）帶電體的電性？

【教師點(diǎn)撥】

1.討論結(jié)束后，教師對(duì)學(xué)生的講解進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，指出不當(dāng)之處，同時(shí)表現(xiàn)好的同學(xué)要及時(shí)的加以肯定，這也是對(duì)學(xué)生最好的鼓勵(lì)。

2.以學(xué)生演示、分組討論的形式展開教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

【學(xué)以致用】探究二：如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板，A板帶正電，B板帶負(fù)電，從噴霧嘴噴出的小油滴落在A、B兩板之間的電場中。已知小油滴靜止時(shí)的電場強(qiáng)度是E，油滴半徑是R，油的密度是ρ，求油滴的帶電量。

【方法點(diǎn)竅】

1.通過密立根油滴實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)物理學(xué)之美，從而喜歡物理，熱愛生活。

2.認(rèn)識(shí)到知識(shí)是力量的源泉，能力的基礎(chǔ)，想更好的認(rèn)識(shí)世界，改造世界。

三、整體把握，總結(jié)方法，回歸基礎(chǔ)

（二）變速直線運(yùn)動(dòng)

探究三：如圖所示，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電小球，以初速度v0從A點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場，若能到達(dá)最高點(diǎn)B，且已知AB的距離為h，試求A、B兩點(diǎn)間的電勢差UAB。

【方法點(diǎn)竅】

體會(huì)分析如何利用電場使帶電粒子速度大小改變的過程，提高受力分析能力，能正確判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，培養(yǎng)觀察、鑒別能力，形成知識(shí)的正向遷移能力。

授后語

帶電粒子只在電場力作用下直線運(yùn)動(dòng)是本節(jié)課的重點(diǎn)，學(xué)生進(jìn)行自主探究，嘗試用不同的方法求解問題，而貫穿本節(jié)的主線是引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用動(dòng)能定理處理問題，強(qiáng)化動(dòng)能定理分析物理問題的思維，以動(dòng)能定理為主線，貫穿始終，從而使復(fù)雜問題簡單化。教師要把握學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在教學(xué)中注重基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)，把學(xué)習(xí)知識(shí)與培養(yǎng)能力結(jié)合起來，最終達(dá)到深度探究的目的。我相信，通過本節(jié)直線教學(xué)的基礎(chǔ)上，下節(jié)的偏轉(zhuǎn)問題學(xué)生更加容易理解。