帶電粒子在勻強電場中的運動

2022-01-25 教案

　　教學目標

　　知識目標

　　1、理解規律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動．重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動．

　　2、知道示波管的構造和原理．

　　能力目標

　　1、滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學的研究方法．

　　2、提高學生的分析推理能力．

　　情感目標

　　通過本節內容的學習，培養學生科學研究的意志品質．

　　教學建議

　　本節內容是電場一章中非常重要的知識點，里面涉及到電學與力學知識的綜合運用，因此教師在講解時，一是注意對力學知識的有效復習，以便于知識的遷移，另外，由于帶電粒子在電場中的運動公式比較復雜，所以教學中需要注意使學生掌握解題的思維和方法，而不要一味的強調公式的記憶．

　　在講解時要滲透物理學方法的教育，讓學生學習運用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略帶電粒子的重力）的科學的研究方法．

　　關于示波管的講解，教材中介紹的非常詳細，教師需要重點強調其工作原理，讓學生理解加速和偏轉問題——帶電粒子在電場中加速偏轉的實際應用．

　　教學設計示例

　　第九節

　　1、帶電粒子的加速

　　教師講解：這節課我們研究，關于運動，在前面的`學習中我們已經研究過了：物體在力的作用下，運動狀態發生了改變，同樣，對于電場中的帶電粒子而言，受到電場力的作用，那么它的運動情況又是怎樣的呢？帶電粒子在電場中運動的過程中，電場力做的功大小為，帶電粒子到達極板時動能，根據動能定理，，這個公式是利用能量關系得到的，不僅使用于勻強電場，而且適用于任何其它電場．

　　分析課本113頁的例題1．

　　2、帶電粒子的偏轉

　　根據能量的關系，我們可以得到帶電粒子在任何電場中的運動的初末狀態，下面，我們針對勻強電場具體研究一下帶電粒子在電場中的運動情況．

　　（教師出示圖片）為了方便研究，我們選用勻強電場：平行兩個帶電極板之間的電場就是勻強電場．

　　①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即時，粒子將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態．

　　帶電粒子處于靜止狀態，，，所受重力豎直向下，場強方向豎直向下，帶電體帶負電，所以所受電場力豎直向上．

　　②若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動．（變速直線運動）

　　A、打入正電荷，將做勻加速直線運動．

　　B、打入負電荷，由于重力極小，可以忽略，電荷只受到電場力作用，將做勻減速直線運動．

　　③若，且與初速度方向有夾角，帶電粒子將做曲線運動．，合外力豎直向下，帶電粒子做勻變速曲線運動．（如下圖所示）

　　注意：若不計重力，初速度，帶電粒子將在電場中做類平拋運動．

　　復習：物體在只受重力的作用下，以一定水平速度拋出，物體的實際運動為這兩種運動的合運動．水平方向上不受力作用，做勻速直線運動，豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動．

　　水平方向：

　　豎直方向：

　　與此相似，當忽略帶電粒子的重力時，且，帶電粒子在電場中將做類平拋運動．與平拋運動區別的只是在沿著電場方向上，帶電粒子做加速度為的勻變速直線運動．

　　例題講解：已知，平行兩個電極板間距為d，板長為l，初速度，板間電壓為U，帶電粒子質量為m，帶電量為＋q．分析帶電粒子的運動情況：

　　①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動，；在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動，，稱為側移．若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側移量為多少呢？

　　②射出時的末速度與初速度的夾角稱為偏向角．

　　③反向延長線與延長線的交點在處．

　　證明：

　　．

　　注意：以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況．如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時不再等于板長l，應根據情況進行分析．

　　得到了帶電粒子在勻強電場中的基本運動情況，下面，我們看看其實際的應用示例．

　　3、示波管的原理：

　　學生首先自己研究，對照例題，自學完成，教師可以通過放映有關示波器的視頻資料加深學生對本節內容的理解．

　　4、教師總結：

　　教師講解：本節內容是關于情況，是電學和力學知識的綜合，帶電粒子在電場中的運動，常見的有加速、減速、偏轉、圓運動等等，規律跟力學是相同的，只是在分析物體受力時，注意分析電場力，同時注意：為了方便問題的研究，對于微觀粒子的電荷，因為重力非常小，我們可以忽略不計．對于示波管，實際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉問題的實際應用．

　　5、布置課后作業

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