2022年物理《带电粒子在电场中的运动》教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高中物理课堂教学教案年月日课 题1.8 带电粒子在电场中的运动课 型新授课（ 课时）（一）学问与技能教1、懂得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、知道示波管的构造和基本原理学 目标（二）过程与方法 通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析,培育同学的分析、推理才能（三）情感、态度与价值观通过学问的应用,培育同学喜爱科学的精神教 学 重 点、难 点带电粒子在匀强电场中的运动规律 运用电学学问和力学学问综合处理偏转问题教 学 讲授法、归纳法、互动探究法 方 法教多媒体课件、示波器学 手 段名师归纳总结 - - - - -

2、- -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 教学活动 学 生 活 动（一）引入新课带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度,使其原有速度发生变化在现代科学试验和技术设备中,经常利用电场来掌握或转变带电粒子的运动；详细应用有哪些呢 .本节课我们来争论这个问题以匀强电场为例；（二）进行新课 老师活动：引导同学复习回忆相关学问点（投影摸索题）（1）牛顿其次定律的内容是什么. . （2）动能定理的表达式是什么（3）平抛运动的相关学问点；（4）静电力做功的运算方法；同学活动：结合自己的实际情形回忆复习；师生互动强化熟悉：（1） a=F 合/ m（留意是 F 合）（

3、2） W 合= Ek=Ek2Ek 1（留意是合力做的功）（3）平抛运动的相关学问（4） W=Fscos （恒力匀强电场）W=qU（任何电场）1、带电粒子的加速 老师活动：提出问题名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 要使带电粒子在电场中只被加速而不转变运动方向该怎么办 . （相关学问链接：合外力与初速度在一条直线上,转变速度的大小；合外力与初速度成 90 ,仅转变速度的方向；合外力与初速度成肯定角度 ,既转变速度的大小又转变速度的方向）同学探究活动：结合相关学问提出设计方案并相互争论其可行性；同学介绍自己的设计方案；师

4、生互动归纳： （老师要对同学进行鼓励评判）方案 1：v0=0,仅受电场力就会做加速运动,可达到目的；方案 2：v0 0,仅受电场力,电场力的方向应同 老师投影：加速示意图v0 同向才能达到加速的目的；同学探究活动：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的 . （提示：从实际角度考虑,留意两边是金属板）同学汇报探究结果：不行行,直接打在板上；同学活动：结合图示动手推导,当v0=0 时,带电粒子到达另一板的速度大小；（老师抽查同学的结果展现、鼓励评判）老师点拨拓展：方法一：先求出带电粒子的加速度：a=qU md再依据 vt 2-v02=2ad 可求得当带电粒子从静止开头被加速时获得的速度为：

5、名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - vt=2qUd2 qUmdm方法二：由W=qU 及动能定理：W= Ek=1 mv 2-0 2得：qU=1mv22到达另一板时的速度为：v=2qU. m深化探究：（1）结合牛顿其次定律及动能定理中做功条件（W=Fscos 恒力W=Uq 任何电场）争论各方法的有用性；（2）如初速度为 v0（不等于零） ,推导最终的速度表达式；同学活动：摸索争论,列式推导（老师抽查同学探究结果并展现）老师点拨拓展：（1）推导：设初速为所以v0,末速为 v,就据动能定理得qU=1 mv 22-1 mv0

6、22v=2 v 02qUm（v0=0 时, v=2 Uqm）方法渗透：懂得运动规律,学会求解方法,不去死记结论；（2）方法一：必需在匀强电场中使用（F=qE,F 为恒力, E恒定）名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方法二：由于非匀强电场中,公式 程度更高；实例探究：课本例题 1 第一步：同学独立推导；其次步：对比课本解析归纳方法；W=qU 同样适用,故后一种可行性更高,应用第三步：老师强调留意事项；（运算先推导最终表达式,再统一代入数值运算,统一单位后不用每个量都写,只在最终结果标出即可）过渡： 假如带电粒子在电场

7、中的加速度方向不在同一条直线上,带电粒子的运动 情形又如何呢 .下面我们通过一种较特别的情形来争论；2、带电粒子的偏转 v0 垂直于电场线射入匀 老师投影：如下列图,电子以初速度 强电场中问题争论：（1）分析带电粒子的受力情形；（2）你认为这种情形同哪种运动类似,这种运动的争论方法 是什么 . （3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的争论方法吗 . 同学活动：争论并回答上述问题：（1）关于带电粒子的受力,同学的争辩焦点可能在是否考虑重力上；老师应准时引导：对于基本粒子,如电子、质子、 粒子等,由于质量 m 很小,所以重力比电场力小得多,重力可忽视不计；对于带电的尘埃、液滴、小球等,m 较大,重

8、力一般不能忽视；（2）带电粒子以初速度 v0 垂直于电场线方向飞入匀强电场时,受到恒定的与初速度方向成 90 角的作用而做匀变速曲线运动,类似于力学中的平抛运动,平抛运动的争论方法是运动的合成和分解；（3）带电粒子垂直进入电场中的运动也可采纳运动的合成和分解的方法进行；CAI 课件分解展现：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力,做匀速直线运动；（2）在平行于电场线方向上,受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动；深化探究：如右图所示,设电荷带电荷量为 q,平行板长为 L,

9、两板间距为 d,电势差为 U,初速为 v0试求：（1）带电粒子在电场中运动的时问 t；（2）粒子运动的加速度；（3）粒子受力情形分析；（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离；（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度；（6）粒子在离开电场时的速度大小； ；（7）粒子在离开电场时的偏转角度同学活动：结合所学学问,自主分析推导；（老师抽查同学活动结果并展现,老师鼓励评判）投影示范解析：解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定）,不考 虑重力,故带电粒子做类平抛运动；粒子在电场中的运动时间a=t=Lv0加速度Eq=qU/mdm竖直方向的偏转距离：y=1at2=1UqL22 qL

10、dU.22mdv02 2 mv 0粒子离开电场时竖直方向的速度为名师归纳总结 v1=at=UqL第 6 页,共 12 页mdv0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 速度为：v=v 1 2v 0 2UqL2v 0 2mdv 0粒子离开电场时的偏转角度 为：arctanqLdU.tan =v 1qLdUv02 mv 0mv2 0拓展： 如带电粒子的初速v0 是在电场的电势差U1 下加速而来的 （从零开头）,那么上面的结果又如何呢.（y, ）同学探究活动：动手推导、互动检查；（老师抽查同学推导结果并展现：结论：y=UL2d4 U1d =arctanUL2 U1

11、与 q、m 无关；3、示波管的原理 出示示波器,老师演示操作 光屏上的亮斑及变化；扫描及变化；竖直方向的偏移并调剂使之变化；机内供应的正弦电压观看及变化的观看；同学活动：观看示波器的现象；阅读课本相关内容探究缘由；老师点拨拓展,师生互动探究：多媒体展现：示波器的核心部分是示波管,由电子枪、偏转电极和荧光屏组成；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 投影：示波管原理图：-电子枪中的灯丝v0=yxyx-+ + +K 发射电子,经加速电场加速后,得到的速度为：2 qU 1m假如在偏转电极 y y 上加电压电子在偏转电极 y

12、y 的电场中发生偏转 离开偏转电极 y y后沿直线前进,打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移其偏移量 y 为 y =y+Ltan2由于 y= qL2 U tan qL2 U2 mv 0 d mv 0 d2所以 y = qL2U+LqL2 U2 mv 0 d mv 0 d= qL2 L L U=（ L+ L ）tanmv 0 d 2 2假如 U=Umax sin t 就 y = y maxsin t同学活动：结合推导分析老师演示现象；（三）课堂总结、点评老师活动：让同学概括总结本节的内容；请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评判黑板上的小结内容；同学活动：仔细总结概括本节内

13、容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 点评 ：总结课堂内容,培育同学概括总结才能；老师要放开,让同学自己总结所学内容,答应内容的次序不同,从而构建他们自己的学问框架；（四）实例探究带电粒子在电场中加速【例 1】如下列图,在点电荷 +Q 的电场中有 A、B 两点,将质子和 粒子（氦的原子核）分别从 A 点由静止释放到达 B 点时,它们的速度大小之比为多少 . 解析：质子和 粒子都是正离子,从 A 点释放将受电场力作用加速运动到 B 点

14、；设 AB两点间的电势差为 U,由动能定理有对质子：1 m H v H 2 q H U2对 粒子：1 m v 2 q U2v H q H m 1 4 2v q m H 2 1 1说明：该电场为非匀强电场,带电粒子在AB 间的运动为变加速运动,不行能通过力和加速度的途径解出该题；但留意到电场力做功W=qU 这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用,因此从能量的观点入手由动能定理来求解该题；带电粒子在电场中偏转【例 2】一束电子流在经 U=5000 V 的加速电压加速后,在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如下列图,如两板间距d=1.0 cm,板长 l=5.0 cm,那么,要使电子能从平行板间

15、飞出,两个极板上最多能加多大电压 . 解析：在加速电压肯定时,偏转电压U 越大,电子在极板间的偏距就越大；当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出,此时的偏转电压,即为题目要求的最大电压；加速过程,由动能定理得eU1 mv 220进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动l=v0t名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度偏距ya2Fe Umdm1 at 2d 2能飞出的条件为y解式得U 2 Ud225000 1 0.21022V=4.0 10 2 V l2.5 0102即

16、要使电子能飞出,所加电压最大为400 V 说明：（ 1）此题是一个较典型的带电粒子先加速再偏转的题目；通过该题要仔细 体会求解这类问题的思路和方法,并留意解题格式的规范化；（2）粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板,对应着同一临界状态“ 擦 边球” ；依据题意找出临界状态,由临界状态来确定极值,也是求解极值问题的常用 方法；力电综合问题【例 3】如下列图,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间,距下板 0.8 cm,两板间的电势差为300 V；假如两板间电势差减小到60 V,就带电小球运动到极板上需多长时间. 解析：取带电小球为争论对象,设它带电量为q,就带电小球受重力mg 和电场力

17、qE 的作用；当 U1300 V 时,小球平稳：mgqU1 d当2 60 V 时,带电小球向下板做匀加速直线运动：名师归纳总结 又h1 at 22mgqU2ma第 10 页,共 12 页d- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由得：t U2 U1hg20 .8102300s=4.5 102 s 1U23006010说明：这是一道典型的力学综合题,涉及力的平稳、牛顿其次定律及匀变速运动的规律等学问；复习好力学学问,是求解加速和偏转问题的前提；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作1、书面完成P38“ 问题与练习” 第3、4、 5 题；摸索并回答第1、2 题；2、课下阅读课本 36 页和 7 页“ 科学脚印” 和“ 科学闲逛” 中的两篇文章；业板 书 设 计教名师归纳总结 学本节学问与力学学问联系很紧,在讲解本节内容之前要复习一下有关的学问,以产生学问的迁移,第 12 页,共 12 页后由于带电粒子在电场中加速和偏转的公式较复杂,所以在教学中要使同学在学习中把握解题的思维和方法,而不是记公式；记- - - - - - -