带电粒子在匀强电场中的运动

1、带电粒子在匀强电场中的运动课题： 带电粒子在匀强电场中的运动教学目标：知识目标： 1. 理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题；2.掌握运用力的观点和能的观点求解带电粒子运动的思路和方法； 3.知道示波管的构造和基本原理能力目标： 1.通过带电粒子在电场中加速、偏转过程的分析来提高学生的分析推理能力；2. 培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力德育目标： 1. 由知识的相似性、互通性使学生发现学物理并不是很难，激发他们的学习热情2.通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神和科学研究的意志品质重点： 带电粒子在匀强电场中的运动规律难点： 运用电学知识和力学知

2、识综合处理带电粒子的偏转问题教学设计：本节内容隶属高中物理新教材第十三章第九节， 大纲要求学生理解带电粒子在电场中的 运动规律， 并能分析解决加速和偏转方向的问题。 带电粒子在电场中的运动问题是物理电学 中的重点、 难点， 它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸 多知识点， 要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、 推理能力， 以 该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。为了让学生掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律， 最好的方法是通过实验进行探索研 究，但由于高中实验条件所限， 在课堂上无法进行带电粒子在电场中的加速和偏转的演示实 验，特

3、别是对单个带电粒子的受力分析和运动分析，更是一般实验手段难以解决的，为此， 利用现有物理资源库中的相关课件对该问题进行模拟， 让学生进行自主探究性学习， 通过信 息技术与物理学科整合的实现， 以达到以学生为主，让学生学会自主学习， 自主探究， 体会 成功的目的。 同时设计不同类型的题目针对不同层次的学生， 在讲解的时候注意分层次教学， 使得大部分学生能在掌握基本知识的基础上进一步提高对本节课知识的理解。教学过程：一、导入新课教师 ：我们知道物理仪器在物理实验中的重要性，在众多的物理仪器中有一种电子仪器叫 做示波器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。演示 ：示波器的核心部件示波管教师 ：示波管

4、主要由电子枪、偏转电场和荧光屏组成，其结构看似复杂，但原理并不难，其工作原理跟我们刚学习过的电场知识有关，示波管工作时由电子枪发射出电子流，电子流经过偏转电场后打在荧光屏上，使得荧光屏上的荧光粉发光， 从而得到电信号随时间变化的图象。那么示波管是怎样让我们观察到外来电信号随时间变化的图象呢？本节课我们就来研 究这个问题。二、新课教学1、带电粒子在电场中的加速教师:我们知道，带电粒子在电场力作用下会发生运动，那么带电粒子会做什么运动？与 什么因素有关呢？下面我们就来讨论这个问题，首先我们讨论带电粒子在电场中的加速运动问题。教师:要使带电粒子在电场中被加速，则带电粒子的加速度和速度方向之间的关系如

5、何？学生:要使带电粒子在电场中被加速，必须保证带电粒子的加速度和速度同向。教师:你能设计一个电场，使它对带电粒子起加速作用吗？为了方便研究，我们选用匀强 电场平行的两个带电极板之间的电场就是匀强电场.学生活动:画出示意图并在多媒体上投影展示u >1+* u H + Lq+qr 1rIdd教师:设带电粒子进入电场时的初速度为Vo，则如何求解它到达电场另一端时的速度？师生活动:讨论求解的方案方法一：先求出带电粒子的加速度a =卩合/m= qE = qU，再根据Vt2 V°2= 2adm md可求得带电粒子到达电场另一端时获得的速度为：Vt=、"VoqUVm111方法二：由

6、 W = qU 及动能定理：W = <= m Vt2 m V。2 可得：qU = m Vt2 222m Vo2求得带电粒子到达电场另一端时获得的速度为：Vt= yVo? 2qU2m教师引导学生分析:方法一：必须在匀强电场中才能使用；方法二：由于在非匀强电场中，W = qU及动能定理同样适用，所以此方法不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场。小结:由此可见，用第二种方法求解此类问题比较简单。扩展:当 V = 0时，Vt= . 2qU，我们就得到了课本中的结论；若带电粒子的加速V m度和速度反向，则带电粒子做减速运动。学生活动:求解课本例题一并在实物投影仪上展示求解过程扩展:具体应用直线加速

7、器教师:目前正在研制中的直线加速器长达30km，可将电子加速到具有 2.5 x1012ev的能量。过渡:刚才我们讨论的是带电粒子在电场中的加速度和速度方向在同一直线上时的情况。但是如果都是这种情况的话，示波器上所看到的将只是一个亮点，而不是随时间变化的图象。那么示波器是怎么得到这样的图象呢？下面我们再来研究一下带电粒子在电场中的偏转运 动问题。2、带电粒子在电场中的偏转：则电子将做什么运动?2.电子的质量很小，教师:如图所示，电子以初速度 Vo垂直于电场线射入匀强电场中,教师引导：1.想知道物体做何种运动，必须先对该物体进行受力分析;重力可以忽略不计；3.电子受到恒定的与初速度方向垂直的U L

8、 d电场力作用而做匀变速曲线运动，类似于重力场中的平抛运动，因此可以类比平抛运动的解决方法。师生活动:1.电子只受到恒定的与初速度方向垂直的电场 力作用，因此电子做类似平抛物体的运动，故可按平抛运动 的解题思路来分析电子在电场中的运动。2.电子在垂直于电场的方向上不受任何力，故做匀速直线运动;在平行于电场的方向上只受到恒定的的电场力作用，故做初速度为零的匀加速直线运动。 总结板书:电子在电场中的运动时间：tL / Vo电子运动的加速度 a= qEqUmmd粒子在y方向上获得的速度VyatqULmdVo粒子在y 方向上的位移：yat21qU2 2LqUL22mdVo2mdVo粒子的偏转角度：ta

9、nVyqUL2Vo mdVo学生活动:求解课本例题二3、示波器教师:学习完带电粒子在电场中的运动后，我们就可以解释示波管的工作原理了。演示:课件演示示波管及其工作原理三、小结本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合，带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是 在分析物体受力时， 注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计。对于示波管，实际上就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用。四、作业课本 P1411、2、3、4五、板书设计§ 13.9 带电粒子在匀强电场中的运动1、带电粒子在电场中的加速2qUm a =卩合/m = qE = qUVt2 Vo2= 2ad 1'm md qU = - m Vt2 -m Vo2AVt=、:Vo2 2qU