帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課題： 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)： 1. 理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題；2.掌握運(yùn)用力的觀點(diǎn)和能的觀點(diǎn)求解帶電粒子運(yùn)動(dòng)的思路和方法； 3.知道示波管的構(gòu)造和基本原理能力目標(biāo)： 1.通過帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)過程的分析來提高學(xué)生的分析推理能力；2. 培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識(shí)對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析的能力德育目標(biāo)： 1. 由知識(shí)的相似性、互通性使學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)物理并不是很難，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情2.通過知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神和科學(xué)研究的意志品質(zhì)重點(diǎn)： 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律難點(diǎn)： 運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知

2、識(shí)綜合處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題教學(xué)設(shè)計(jì)：本節(jié)內(nèi)容隸屬高中物理新教材第十三章第九節(jié)， 大綱要求學(xué)生理解帶電粒子在電場(chǎng)中的 運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題。 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題是物理電學(xué) 中的重點(diǎn)、 難點(diǎn)， 它涉及到帶電粒子在電場(chǎng)中的受力分析，能量轉(zhuǎn)化，運(yùn)動(dòng)合成與分解等諸 多知識(shí)點(diǎn)， 要求學(xué)生具有運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)處理力電綜合問題的分析、 推理能力， 以 該問題為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出的力電綜合問題歷來是高考中的熱點(diǎn)。為了讓學(xué)生掌握帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 最好的方法是通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索研 究，但由于高中實(shí)驗(yàn)條件所限， 在課堂上無法進(jìn)行帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)的演示實(shí) 驗(yàn)，特

3、別是對(duì)單個(gè)帶電粒子的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，更是一般實(shí)驗(yàn)手段難以解決的，為此， 利用現(xiàn)有物理資源庫中的相關(guān)課件對(duì)該問題進(jìn)行模擬， 讓學(xué)生進(jìn)行自主探究性學(xué)習(xí)， 通過信 息技術(shù)與物理學(xué)科整合的實(shí)現(xiàn)， 以達(dá)到以學(xué)生為主，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)， 自主探究， 體會(huì) 成功的目的。 同時(shí)設(shè)計(jì)不同類型的題目針對(duì)不同層次的學(xué)生， 在講解的時(shí)候注意分層次教學(xué)， 使得大部分學(xué)生能在掌握基本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高對(duì)本節(jié)課知識(shí)的理解。教學(xué)過程：一、導(dǎo)入新課教師 ：我們知道物理儀器在物理實(shí)驗(yàn)中的重要性，在眾多的物理儀器中有一種電子儀器叫 做示波器，可以用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的情況。演示 ：示波器的核心部件示波管教師 ：示波管

4、主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)和熒光屏組成，其結(jié)構(gòu)看似復(fù)雜，但原理并不難，其工作原理跟我們剛學(xué)習(xí)過的電場(chǎng)知識(shí)有關(guān)，示波管工作時(shí)由電子槍發(fā)射出電子流，電子流經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上，使得熒光屏上的熒光粉發(fā)光， 從而得到電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖象。那么示波管是怎樣讓我們觀察到外來電信號(hào)隨時(shí)間變化的圖象呢？本節(jié)課我們就來研 究這個(gè)問題。二、新課教學(xué)1、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速教師:我們知道，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，那么帶電粒子會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)？與 什么因素有關(guān)呢？下面我們就來討論這個(gè)問題，首先我們討論帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)問題。教師:要使帶電粒子在電場(chǎng)中被加速，則帶電粒子的加速度和速度方向之間的關(guān)系如

5、何？學(xué)生:要使帶電粒子在電場(chǎng)中被加速，必須保證帶電粒子的加速度和速度同向。教師:你能設(shè)計(jì)一個(gè)電場(chǎng)，使它對(duì)帶電粒子起加速作用嗎？為了方便研究，我們選用勻強(qiáng) 電場(chǎng)平行的兩個(gè)帶電極板之間的電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng).學(xué)生活動(dòng):畫出示意圖并在多媒體上投影展示u >1+* u H + Lq+qr 1rIdd教師:設(shè)帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度為Vo，則如何求解它到達(dá)電場(chǎng)另一端時(shí)的速度？師生活動(dòng):討論求解的方案方法一：先求出帶電粒子的加速度a =卩合/m= qE = qU，再根據(jù)Vt2 V°2= 2adm md可求得帶電粒子到達(dá)電場(chǎng)另一端時(shí)獲得的速度為：Vt=、"VoqUVm111方法二：由

6、 W = qU 及動(dòng)能定理：W = <= m Vt2 m V。2 可得：qU = m Vt2 222m Vo2求得帶電粒子到達(dá)電場(chǎng)另一端時(shí)獲得的速度為：Vt= yVo? 2qU2m教師引導(dǎo)學(xué)生分析:方法一：必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)中才能使用；方法二：由于在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，W = qU及動(dòng)能定理同樣適用，所以此方法不僅適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。小結(jié):由此可見，用第二種方法求解此類問題比較簡(jiǎn)單。擴(kuò)展:當(dāng) V = 0時(shí)，Vt= . 2qU，我們就得到了課本中的結(jié)論；若帶電粒子的加速V m度和速度反向，則帶電粒子做減速運(yùn)動(dòng)。學(xué)生活動(dòng):求解課本例題一并在實(shí)物投影儀上展示求解過程擴(kuò)展:具體應(yīng)用直線加速

7、器教師:目前正在研制中的直線加速器長達(dá)30km，可將電子加速到具有 2.5 x1012ev的能量。過渡:剛才我們討論的是帶電粒子在電場(chǎng)中的加速度和速度方向在同一直線上時(shí)的情況。但是如果都是這種情況的話，示波器上所看到的將只是一個(gè)亮點(diǎn)，而不是隨時(shí)間變化的圖象。那么示波器是怎么得到這樣的圖象呢？下面我們?cè)賮硌芯恳幌聨щ娏Ｗ釉陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)問題。2、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)：則電子將做什么運(yùn)動(dòng)?2.電子的質(zhì)量很小，教師:如圖所示，電子以初速度 Vo垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中,教師引導(dǎo)：1.想知道物體做何種運(yùn)動(dòng)，必須先對(duì)該物體進(jìn)行受力分析;重力可以忽略不計(jì)；3.電子受到恒定的與初速度方向垂直的U L

8、 d電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類似于重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)，因此可以類比平拋運(yùn)動(dòng)的解決方法。師生活動(dòng):1.電子只受到恒定的與初速度方向垂直的電場(chǎng) 力作用，因此電子做類似平拋物體的運(yùn)動(dòng)，故可按平拋運(yùn)動(dòng) 的解題思路來分析電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。2.電子在垂直于電場(chǎng)的方向上不受任何力，故做勻速直線運(yùn)動(dòng);在平行于電場(chǎng)的方向上只受到恒定的的電場(chǎng)力作用，故做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 總結(jié)板書:電子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：tL / Vo電子運(yùn)動(dòng)的加速度 a= qEqUmmd粒子在y方向上獲得的速度VyatqULmdVo粒子在y 方向上的位移：yat21qU2 2LqUL22mdVo2mdVo粒子的偏轉(zhuǎn)角度：ta

9、nVyqUL2Vo mdVo學(xué)生活動(dòng):求解課本例題二3、示波器教師:學(xué)習(xí)完帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)后，我們就可以解釋示波管的工作原理了。演示:課件演示示波管及其工作原理三、小結(jié)本節(jié)內(nèi)容是關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，是電學(xué)和力學(xué)知識(shí)的綜合，帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，常見的有加速、減速、偏轉(zhuǎn)、圓運(yùn)動(dòng)等等，規(guī)律跟力學(xué)是相同的，只是 在分析物體受力時(shí)， 注意分析電場(chǎng)力，同時(shí)注意：為了方便問題的研究，對(duì)于微觀粒子的電荷，因?yàn)橹亓Ψ浅Ｐ?，我們可以忽略不?jì)。對(duì)于示波管，實(shí)際上就是帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實(shí)際應(yīng)用。四、作業(yè)課本 P1411、2、3、4五、板書設(shè)計(jì)§ 13.9 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速2qUm a =卩合/m = qE = qUVt2 Vo2= 2ad 1'm md qU = - m Vt2 -m Vo2AVt=、:Vo2 2qU