牛靜

【摘 要】將“問(wèn)題式”教學(xué)模式與2019年人教版新教材相結(jié)合，以《帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》說(shuō)課稿為例，突出物理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】“問(wèn)題式”教學(xué)模式;高中物理新教材;物理核心素養(yǎng)

一、說(shuō)教材

（一）教材簡(jiǎn)析

本節(jié)學(xué)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，即帶電粒子在電場(chǎng)中的直線加速及垂直電場(chǎng)進(jìn)入做類平拋運(yùn)動(dòng)的研究。通過(guò)研究物體運(yùn)動(dòng)方法的再次實(shí)際運(yùn)用，加強(qiáng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法，從中培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力和解決實(shí)際問(wèn)題能力。

本節(jié)內(nèi)容在2019年新教材中物理必修第三冊(cè)第十章《靜電場(chǎng)中的能量》第五節(jié)，相比老教材，主要有如下變化：1.加入了更多的生活實(shí)例，比如醫(yī)用電子直線加速器，“質(zhì)子療法”。2.示波器內(nèi)容變?yōu)椤巴卣箤W(xué)習(xí)”，要求適當(dāng)降低。3.例題1難度變大，知識(shí)點(diǎn)為交變電壓對(duì)帶電粒子的加速。

本節(jié)課運(yùn)用問(wèn)題教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生層層深入，解決實(shí)際問(wèn)題。

（二）物理核心素養(yǎng)

1.物理觀念：利用物質(zhì)觀和運(yùn)動(dòng)觀，知道帶電粒子在電場(chǎng)中會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，由于初速度與電場(chǎng)力的會(huì)出現(xiàn)不同的運(yùn)動(dòng)情況。

2.科學(xué)思維：通過(guò)實(shí)際生活需求建構(gòu)物理模型，對(duì)帶電粒子的受力和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行科學(xué)推理，列式進(jìn)行科學(xué)論證，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)疑創(chuàng)新，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)際需要引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，然后對(duì)解決方案進(jìn)行探究，尋找方案是否可行的證據(jù)，最后進(jìn)行討論、交流和成果分享。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）教學(xué)重點(diǎn)

1.了解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)——只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

2.重點(diǎn)掌握初速度與勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng)）。

3.知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。

（四）教學(xué)難點(diǎn)

初速度與勻強(qiáng)電場(chǎng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng)）。

（五）教學(xué)用具

示波器、示波器模擬裝置，實(shí)物投影儀、一體機(jī)、課件、錄播教室。

（六）課時(shí)安排：2課時(shí)

二、說(shuō)教法

（一）學(xué)情

學(xué)生在高二階段已經(jīng)學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)的力的知識(shí)、能的知識(shí)，高一學(xué)習(xí)了力與運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，本節(jié)內(nèi)容綜合性較強(qiáng)，需要學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容掌握較好才能進(jìn)一步提升。

（二）教學(xué)方法

“問(wèn)題式”教學(xué)、講授教學(xué)法、演示教學(xué)法、物理建模法、學(xué)生自主探究法

三、說(shuō)過(guò)程

（一）新課引入

問(wèn)題1.1：平時(shí)我們教室使用的電源電壓是多少？ 將其加在電容器兩極板上可以形成勻強(qiáng)電場(chǎng)嗎？

問(wèn)題1.2：這個(gè)電壓一直是220V嗎？會(huì)不會(huì)變化？可以用什么辦法測(cè)量？

用示波管現(xiàn)場(chǎng)展示教室交流電波形，通過(guò)以上幾個(gè)問(wèn)題提出示波管的簡(jiǎn)單模型。

（二）新課教學(xué)

1.探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

（1）帶電粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，經(jīng)過(guò)電壓U1加速，如圖一所示。

問(wèn)題2：如何求帶電粒子獲得的速度v0？

學(xué)生動(dòng)筆推導(dǎo)，老師巡堂，找一個(gè)書寫正確工整的手稿投影在大屏幕上，其它學(xué)生對(duì)照。此處為剛學(xué)內(nèi)容，一般學(xué)生都能很快由動(dòng)能定理推出速度。

（2）帶電粒子以初速度v0垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，帶電粒子電荷量為q，質(zhì)量為m，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩極板間電壓為U2，間距為d，從另一端穿出。如圖二所示。

問(wèn)題3.1：粒子在電場(chǎng)中做何運(yùn)動(dòng)？

問(wèn)題3.2：偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角的正切值tanθ如何計(jì)算？與U2有何關(guān)系？

老師帶領(lǐng)學(xué)生作圖推導(dǎo)，讓學(xué)生分析推導(dǎo)結(jié)果。

（3）帶電粒子以v速度離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，打在熒光屏上。如圖三所示。

問(wèn)題4.1：帶電粒子在到達(dá)熒光屏之前作何運(yùn)動(dòng)？

問(wèn)題4.2：在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)距離y2如何計(jì)算？y2與U2有何關(guān) 系？

老師帶領(lǐng)學(xué)生作圖推導(dǎo)，讓學(xué)生分析推導(dǎo)結(jié)果。

2.示波管的原理

（1）示波器：用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器，其核心部分是示波管。

（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖四）。

（3）原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺(jué)暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線。

讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)確定帶電粒子在熒光屏的大致位置，檢驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，并再次現(xiàn)場(chǎng)用示波器讓學(xué)生親自體會(huì)示波器顯示生活用電的波形。

3.實(shí)際運(yùn)用

問(wèn)題5：醫(yī)用電子直線加速器能把X射線（氦核，帶電量為2e）能量加到4-16Mev，220V生活用電能可以滿足需求嗎？

例：如圖四甲，某裝置中，多個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長(zhǎng)度依照一定的規(guī)律依次增加。序號(hào)為奇數(shù)的圓筒和交變電源的一個(gè)極相連，序號(hào)為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一個(gè)極相連。交變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖四乙所示。在t=0時(shí)，奇數(shù)圓筒相對(duì)偶數(shù)圓筒的電勢(shì)差為正值，此時(shí)位于和偶數(shù)圓筒相連的金屬圓板（序號(hào)為0）中央的一個(gè)電子，在圓板和圓筒1之間的電場(chǎng)中由靜止開始加速，沿中心軸線沖進(jìn)圓筒1。

為使電子運(yùn)動(dòng)到圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中都能恰好使靜電力的方向跟運(yùn)動(dòng)方向相同而不斷加速，圓筒長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)必須遵照一定的規(guī)律。若已知電子的質(zhì)量為m、電子電荷量為e、電壓的絕對(duì)值為u，周期為T，電子通過(guò)圓筒間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì)。則金屬圓筒的長(zhǎng)度和它的序號(hào)之間有什么定量關(guān)系？第n個(gè)金屬圓筒的長(zhǎng)度應(yīng)該是多少？

問(wèn)題6.1：電子在0和1之間做什么運(yùn)動(dòng)？

問(wèn)題6.2：電子在1里面做什么運(yùn)動(dòng)？

問(wèn)題6.3：電子在來(lái)到第n個(gè)金屬筒之前，經(jīng)過(guò)了幾次加速？

學(xué)生思考回答完問(wèn)題進(jìn)行推演，展示較好的學(xué)生推演過(guò)程。

（三）課堂小結(jié)

結(jié)合板書進(jìn)行小結(jié)。

（四）板書設(shè)計(jì)

（五）課后作業(yè)

1.完成課本課后《練習(xí)與應(yīng)用》第1、2題。

2.閱讀教材內(nèi)容【科學(xué)漫步】。

四、說(shuō)反思

（一）教學(xué)預(yù)設(shè)中的成功之處

新課教學(xué)中把對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)研究，與示波管相結(jié)合，通過(guò)示波管演示模型，讓學(xué)生學(xué)會(huì)先把復(fù)雜的問(wèn)題定性分析的方法，再結(jié)合定量計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和反思。

（二）教學(xué)預(yù)設(shè)中尚存在的不足或難以把握之處

本節(jié)內(nèi)容公式較多、計(jì)算量較大，學(xué)生聽老師講一遍很難達(dá)到馬上運(yùn)用的效果，需要課后反復(fù)訓(xùn)練進(jìn)一步加強(qiáng)效果才會(huì)更佳。實(shí)際運(yùn)用的例子和學(xué)生生活聯(lián)系不緊密，理解模型需要比較長(zhǎng)的時(shí)間。