教学设计 带电粒子在匀强电场中运动

专题课带电粒子在匀强电场中的运动教学目标：1.带电粒子在匀强电场中的加速和减速2.带电粒子在匀强电场中的偏转3．用速度时间图像处理带电粒子在匀强电场中的运动教学重点：1.带电粒子在匀强电场中的加速和减速2.带电粒子在匀强电场中的偏转教学难点：带电粒子在交变电场中的运动课时安排：1课时教学过程：知识点回顾梳理：多媒体展示一.带电粒子的加速1.运动状态分析带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加速（或减速）直线运动。2.用功能观点分析粒子动能的变化量等于电场力做的功。（1）若粒子的初速度为零，则qU=mv2/2,V=（2）若粒子的初速度不为零，则qU=mv2/2-mv02/2,V=二.带电粒子的偏转（限于匀强电场）1.运动状态分析：带电粒子以速度V0垂直电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动。2.偏转问题的分析处理方法：类似平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解知识分析处理。（1）垂直电场方向的分运动为匀速直线运动：t=L/V0；vx=v0；x=v0t（2）平行于电场方向是初速度为零的匀加速运动：vy=at,y=EQ\F(1,2)at2经时间t的偏转位移：y=EQ\F(qU,2md)（EQ\F(x,V0)）2；粒子在t时刻的速度：Vt=EQ\R(,V02+Vy2)；偏转角：tgφ=EQ\F(Vy,V0)=EQ\F(qUx,mdv02)时间相等是两个分运动联系桥梁；下面我们来看一道例题，这道题涉及到带电粒子在匀强电场中的加速和偏转。例题1.如图，虚线左侧有一场强为E1=E的匀强电场，在两条平行的虚线MN和PQ之间存在着宽为L、电场强度为E2=2E的匀强电场，在虚线PQ右侧相距也为L处有一与电场E2平行的屏．现将一电子（电荷量e,质量为m）无初速度放入电场E1中的A点，最后打在右侧的屏上，AO连线与屏垂直，垂足为O,(1)电子从释放到打到屏上所用的时间；(2)电子刚射出电场E2时的速度方向与AO连线夹角的正切值tanθ；(3)

电子打到屏上的点P到O点的距离y.教师强调读完题目后，一定要找出粒子的信息，或者根据题目隐含条件去判断是否需要考虑粒子的重力。才能进一步解题，才能保证解题的正确。例2.如图的平面直角坐标系xoy，在第Ⅰ象限内有平行y轴的匀强电场，方向沿y正方向；一质量为m,电荷量为q的粒子，从y轴上的p(o.h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h.0)点进入第Ⅳ象限.不计粒子所受的重力。求：（1）电场强度E的大小；（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；教师强调本题中的要求末速度的大小和方向，在曲线运动中涉及运动的方向问题，一般采用运动分解的方法。练习：喷墨打印机的简化模型如图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中思考下列问题？思考：a.电荷会向哪个向极板偏转？b.电势能怎样变化？C.动能怎样变化？三.速度时间图像在带电粒子在匀强电场中运动的应用思考与讨论1.若粒子（不计重力）的初速度为零，静止在两极板间，再在两极板间加上如图的电压.粒子会怎样运动？粒子运动的方向会变化吗？思考与讨论2.若粒子（不计重力）的初速度为零，静止在两极板间，再在两极板间加上如图的电压。粒子会怎样运动？粒子运动的方向会变化吗？教师请两位学生到黑板上画出速度时间图像，并分析学生的画图情况。使用速度时间图像对一些问题的处理会比较直观，简洁。学生一般对速度时间图像掌握的比较好，有的题使用这个方法会比较简单。如下题例3.如图（a）所示，两块平行金属板，相距为d，加上如图（b）所示的方波形电压，电压最大值为U，周期为T．现有一离子束，其中每个粒子的带电荷量为q，质量为m，从与两板等距处0点与板平行的方向连续射入．设粒子通过平行板所用的时间为T（和电压变化的周期相同），且已知所有的粒子最后都可以通过两板间的空间而打在右端的靶上．试求粒子最后打在靶上的位置范围（即与靶心O′的最大距离和最小距离）．不计重力影响．在t=T/2,3T/2,5T/2…时刻入射的粒子将有最小侧向位移课堂小结：本节课重点讲述了偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的知识.从力学的观点和能量的观点着手，分析带电粒子在运动过程中其他形式的能和动能之间的转化过程时，可应用动能定理，也可以用能量守恒定律。布置作业：本节课时作业练习板书设计专题课带电粒子在匀强电场中的运动一.带电粒子的加速1.运动状态分析2.用功能观点分