19 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

1、18 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 教學(xué)三維目標(biāo)（一）知識與技能1了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。2重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(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。（二）過程與方法培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。2培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會(huì)物理知識的實(shí)際應(yīng)用。重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律 難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。教學(xué)過程：（一）復(fù)習(xí)力學(xué)及本章前面相關(guān)知識要點(diǎn)：動(dòng)能定理、

2、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。 （二）新課教學(xué)1帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況（平衡、加速和減速）若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即F0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例 ：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，F(xiàn)0，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。若F0（只受電場力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動(dòng)。(變速直線運(yùn)動(dòng))打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)電荷所帶的電量為q，板間場強(qiáng)為E電勢差為U，板距為d, 電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則電場力所做的功

3、為：粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為：由動(dòng)能定理有：（或 對恒力） 若初速為v0，則上列各式又應(yīng)怎么樣？讓學(xué)生討論并列出。若打入的是負(fù)電荷（初速為v0），將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)情況可能如何，請學(xué)生討論，并得出結(jié)論。請學(xué)生思考和討論課本P33問題分析講解例題1。（詳見課本P33）【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力F0，且與初速度方向有夾角(不等于0°，180°)，則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？（曲線運(yùn)動(dòng)）-引出2帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力，且初速度v0E，則帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)）復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直

4、方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。詳細(xì)分析講解例題2。解：粒子v0在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有： 電子射出電場時(shí)，在垂直于電場方向偏移的距離為： 粒子在垂直于電場方向的加速度： 由得： 代入數(shù)據(jù)得：m即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0，而垂直于電場方向的速度： 故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為： 代入數(shù)據(jù)得：=6.8°【討論】：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式又需怎樣列？指導(dǎo)學(xué)生列出。3示波管的原理（1）示波器：用來觀察電信號隨時(shí)間變化的電子儀器。

5、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）。（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暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。（三）小結(jié)：1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律研究時(shí)，主要可以按以下兩條線索展開（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系牛頓第二定律根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子

6、的速度、位移等這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況（2）功和能的關(guān)系動(dòng)能定理根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動(dòng)能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等這條線索同樣也適用于不均勻的電場2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧（1）類比與等效電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比例如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可類比于平拋，帶電單擺在豎直方向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等（2）整體法(全過程法)電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算（四）鞏固新課：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)紙。 2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】教后記1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)是綜合性非常強(qiáng)的知識點(diǎn)，對力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及動(dòng)量、能量的