《帶電粒子在電場中的運動》教案

1、帶電粒子在電場中的運動教案（ 第一課時 ）【教材分析】本節(jié)是本章知識的重要應(yīng)用之一，是力學(xué)知識和電學(xué)知識的綜合。在課程標(biāo)準(zhǔn)和考試說明中都把本節(jié)知識列為理解并掌握的內(nèi)容。通過對本節(jié)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠把電場知識和牛頓定律、動能定理、運動的合成與分解等力學(xué)知識有機(jī)地結(jié)合起來，加深對力、電知識的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生用物理規(guī)律解決實際問題的能力，同時也為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運動打下基礎(chǔ)。這節(jié)教材先從能量角度入手研究了帶電粒子在電場中的加速，然后， 又從分析粒子受力情況入手，類比重力場中的平拋運動，研究了帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)問題。編者安排這一節(jié)，一方面是加深對前面所學(xué)知識的理解，另一方面是借

2、助分析帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)，使學(xué)生進(jìn)一步掌握運動和力的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力?！緦W(xué)情分析】這節(jié)課是在學(xué)生已經(jīng)比較熟練地掌握了力學(xué)和電場的基本知識，初步具備了分析有關(guān)電場問題的能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但考慮我們的學(xué)生基礎(chǔ)比較差，理解分析問題的能力比較弱，一方面需要充分調(diào)動學(xué)生的積極性，另一方面必須引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，主要利用習(xí)題方式，引導(dǎo)學(xué)生對問題先進(jìn)行自主思考和運算，再通過詳細(xì)講解和共同的探討，培養(yǎng)學(xué)生掌握分析問題的方法和思路，并逐步提升學(xué)生的運算能力。【課程目標(biāo)】（一）知識與技能1 理解并掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的運動規(guī)律；2能用牛頓運動定律和動能定理分析帶電粒子在

3、電場中加速；能用運動分解的方法處理帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題。（二）過程與方法1 體驗從最簡單的物理模型入手探究應(yīng)用原理的方法；2從力和運動的規(guī)律出發(fā)，分析如何利用電場使帶電粒子加速；3分析如何利用電場使帶電粒子速度方向改變而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并親歷推導(dǎo)過程；4體驗“類平拋”運動，強(qiáng)化運用運動分解來處理曲線運動的方法。（三）情感、態(tài)度與價值觀1 了解電場控制帶電粒子運動的原理在電子儀器中的運用，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。2通過對物理知識和規(guī)律的運用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的習(xí)慣，以及在生活中運用物理知識的科學(xué)態(tài)度。3. 通過學(xué)習(xí)使學(xué)生明確掌握物理規(guī)律對形成創(chuàng)新能力的實際價值?！局仉y點分析】重點：1. 分析帶電

4、粒子沿場強(qiáng)方向做勻加速直線運動的規(guī)律，并用不同方法處理此類問題；2. 分析帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時的運動規(guī)律，能用運動分解的方法處理曲線運動。難點：綜合運用靜電力、電場力做功等概念研究帶電粒子在電場中運動時速度、加速度、位移 等物理量的改變及能量的轉(zhuǎn)化，尤其是帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時的偏轉(zhuǎn)距離、偏轉(zhuǎn)角的計算?！窘虒W(xué)方法】本節(jié)課教學(xué)主要采用：習(xí)題式教學(xué)法。由于本節(jié)課是電場中動力學(xué)問題的基本計算，強(qiáng)化學(xué)生 解決動力學(xué)問題的基本方法和能力，主要采用習(xí)題式的教學(xué)方法，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，思 維訓(xùn)練為主線。通過實驗演示創(chuàng)設(shè)物理情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；通過微機(jī)模擬電子運動，使微觀 粒子運動的過程宏觀化；

5、 通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點撥了學(xué)生分析問題的方法思路；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動口、動腦、動手，親身參與獲取知識，提高學(xué)生 的綜合素質(zhì)。另外，應(yīng)用計算機(jī)、白板等現(xiàn)代化手段，既節(jié)約了時間，又提高了效率?！拘抡n導(dǎo)入】前面幾節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場的基本性質(zhì)及其能量關(guān)系。今天我們來學(xué)習(xí)一一帶電粒子在電場中的運動。帶電粒子在電場中的運動在現(xiàn)代電子儀器中被得到非常廣泛的應(yīng)用，比如，學(xué)生示波器，陰極射線管等。首先我們來明確一下這里所說的“帶電粒子”。一般情況下分為兩類?！景鍟恳?、兩類帶電粒子電場中的帶電粒子一般分為兩種類型：一類是不計重力的帶電粒子：比如電子，質(zhì)子，a粒子，

6、正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，一般都不考慮重力。（但要注意是忽略重力而不是忽略質(zhì)量）另一類是計重力的帶電粒子：如帶電小球、液滴、塵埃等。除有明確說明之外，一般都考慮重力。那么，這些帶電粒子在電場中可能會做怎么樣的運動呢？同學(xué)們可不可以猜想一下？猜想：勻速直線運動（合力為零），勻變速直線運動（合力恒定），勻變速曲線運動，圓周運動?！拘抡n教學(xué)】這節(jié)課我們主要通過習(xí)題的方式來學(xué)習(xí)和探究帶電粒子在電場中的加速與偏轉(zhuǎn)兩方面的內(nèi)容。 首先來看習(xí)題一：習(xí)題一：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子（動畫）。在金屬絲和平行金屬板間加以電壓U,發(fā)射出的電子在真空中被加速后，從金屬板的小孔穿出。設(shè)電子剛從金屬

7、絲射出時的速度為0,電子射出后的速度有多大？解法一：設(shè)兩極板間距離為 doU- = ma '根據(jù)牛頓第二定律，d ,根據(jù)運動規(guī)律,lad = v解得:解法r ri 一 r 八一口 =0根據(jù)動能定理，一解得:6【設(shè)計意圖】(1)利用動畫讓學(xué)生了解熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，以及電場對電子的加速。(2)通過采用不同方法的計算，掌握解決恒力作用下的物理運動的兩種方法：牛頓運動定律+運動規(guī)律；動能定理?！景鍟慷?、帶電粒子的加速1從動力學(xué)角度分析。方法：牛頓運動定律+運動規(guī)律.2從能量角度分析。方法：動能定理。習(xí)題二，如圖所示，真空中有一正點電荷，虛線圓為其周圍的兩個等勢面，且圓上兩點A、B的電

8、勢分別為也外=10V有一電子從大圓上C點以速率% =2/1臚皿沿實線軌跡通過小圓上D點再到大圓上E點。已知電子質(zhì)量為叫"9*10一丸0。試求：(1)電子通過D點的速度大小。(2)電子通過E點的速度大小。解析：(1)從C點到D點，根據(jù)動能定律，有I 、 I 、 eUCD = -my -mXv= + =6xl0<sm/s解得 “(2)由于 如=歸 帶電粒子從C到E電場力不做功，粒子動能不變，即有 ：VE=6X106m/s.【板書】電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)。犀* = q u *3 = § fF-平b J通過上面兩道習(xí)題我們了解到了帶電粒子在電場中的加速

9、，那么，帶電粒子可以在電場中能不能被減速呢？（學(xué)生：能）分析的方法和加速基本相同?！驹O(shè)計意圖】通過對非勻強(qiáng)電場的計算， 讓學(xué)生理解非勻強(qiáng)電場對帶電粒子的作用，以及處理非勻強(qiáng)電場問題的方法一一動能定理。習(xí)題三：陰極射線管是一個抽成真空的能夠使陰極發(fā)射出的電子在電場（或磁場）中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的裝置.（視頻）將陰極射線管可以等效為如下圖示.兩個相同極板 Y與Y'的長度為1,相距為d,極板間的電壓為 U. 一個電子以速度 vo沿平行于板面的方向射入電場中 .把兩板間的電場看做勻強(qiáng) 電場，求電子射出電場時沿垂直板面偏移的距離 y 和偏轉(zhuǎn)的方向。根據(jù)牛頓第二定律,U。=mad根據(jù)運動規(guī)律，在水平方向有：

10、豎直方向有:由以上3式解得，偏移量:v_ _ qUL偏轉(zhuǎn)方向:【設(shè)計意圖】通過對帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)的計算，讓學(xué)生理解類平拋運動的解決方法，學(xué)會帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)方向的計算，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力?！菊n堂小結(jié)】略【作業(yè)】P29:2、4、5,查閱資料并閱讀“示波管原理”內(nèi)容?！景鍟O(shè)計】1.9帶電粒子在電場中的運動一、兩類帶電粒子1 1. 不計重力：2 2. 計重力： 二、帶電粒子的加速1.從動力學(xué)角度分析。方法：牛頓運動定律+運動規(guī)律.2.從能量角度分析。方法：動能定理。電場力做功與場強(qiáng)是否勻強(qiáng)無關(guān)，與運動路徑也無關(guān)。 W 電=qU ab = q（邛 a - 中 b

11、 ）三、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)類平拋運動，加速度：a =且 am或 m垂直電場方向：勻速直線運動；平行電場方向：勻變速直線運動?！窘虒W(xué)反思】1 .由于本節(jié)課是電場中動力學(xué)問題的基本計算，強(qiáng)化學(xué)生解決動力學(xué)問題的基本方法和能力， 主要采用習(xí)題式的教學(xué)方法。通過對教學(xué)內(nèi)容的習(xí)題化問題設(shè)置，實現(xiàn)先做后講，先發(fā)現(xiàn)問題再強(qiáng)化重點內(nèi)容的講解；引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動口、動腦、動手，親身參與 獲取知識，提高學(xué)生的綜合能力。通過視頻讓學(xué)生直觀感受和了解電子運動過程，分析理解運動過程的處理方法，再通過實際應(yīng)用突破難點內(nèi)容。2 .全面展示學(xué)生課堂學(xué)習(xí)成果是課堂教學(xué)的一大難點，利用智能手機(jī)可以即時、 大量的利用照相、攝像功能聯(lián)機(jī)進(jìn)行展示，豐富了課堂教學(xué)的組織形式，實現(xiàn)師生之間的深層次互動教學(xué)。交互 式電子白板可以讓學(xué)生通過人機(jī)互動方式進(jìn)行學(xué)習(xí)、探究，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也改變教師與學(xué)生之間的交流與互動方式，教學(xué)組織豐富生動，靈活多樣。3 .習(xí)題教學(xué)中