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1、带电粒子在电场中的运动教学设计 祁东一中 匡增武一、教材内容和学情分析：1带电粒子在电场中的运动是高二学习了基础教材电场、电势差、电场力做功与电势能等内容之后再学习的拓展内容。2通过本章节的学习，进一步理解力与运动、功与能的关系。把电场概念与运动学、力学联系起来，学习运用运动的合成与分解、牛顿定律、动能定理解题，提高分析问题的能力、综合能力、用数学方法解决物理问题的能力。3在高考中，是重点内容。要求学生有较高的综合解题的能力。由于本校学生的基础比较差，学习有一定难度，所以用匀强电场为例来讲解带电粒子在电场中的加速和偏转，且只选粒子初速度方向与电场方向平行和垂直两种情况。二、课程目标（一）知识与
2、技能1理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理。2能用牛顿运动定律或动能定理分析带电粒子在电场中加速和偏转。（二）过程与方法1分析如何利用电场使带电粒子速度大小改变即加速。2分析如何利用电场使带电粒子速度方向改变而发生偏转。3体验类比平抛运动，运用分解的方法处理曲线运动。4归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的常用方法。（三）情感、态度和价值观1感受从能的角度，用动能定理分析解答问题的优点。2进一步养成科学思维的方法。三、教学思想： 启发式教学四、重点分析： 初速度为零时，粒子沿场强方向做匀加速直线运动；垂直于场强方向入射时，粒子的运动为类平抛运动五、难点分析：带电粒子在电场中的偏转中的侧
3、移量、偏转角的掌握。归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的常用方法。六、教学策略带电粒子在电场中加速和偏转的原理，是本节的重点。通过观察带电粒子在电场中的加速、偏转实验来增加直观性。由于带电粒子的偏转是曲线运动，比较复杂，学生理解起来有一定的困难，故作为本节的难点，通过类比重力场中的平抛运动突破难点。对以上重难点内容，通过例题来突出和突破。七、教学过程：（一）、复习引入本节课内容1、带电粒子在电场中也要受到电场力的作用： F=E q2、（牛顿第二定律）力是产生加速度的原因，二者关系为： F=ma。因此，带电粒子在匀强电场中所受的电场力，会使带电粒子产生加速度为a = q E/m = q U/
4、m d。从而使粒子速度的大小、方向发生变化，运动状态发生改变。那么，电荷在受到电场力的作用时，将会做什么样的运动呢？这就是本节课主要研究内容：带电粒子在电场中的运动(二)、新课教学1、带电粒子的加速提出问题要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。学生介绍自己的设计方案。师生互动归纳：方案1:由牛顿第二定律得：a=F/m F=E q 对于匀强电场：E=U/d 。2：由运动学知识得： 。可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为： 深入探究：（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（ 恒力 任何电场）讨论各方法的实用性。
5、（2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。学生活动：思考讨论，列式推导2、带电粒子的偏转教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中问题讨论：（1）分析带电粒子的受力情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?学生活动：讨论并回答上述问题：深入探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，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间t。（2）粒子运动的加速度。（3）粒子受力情况分析。（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
6、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。拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?（y，）学生活动：结合所学知识，自主分析推 导。 与q、m无关。3、示波管的原理出示示波器，教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节使之变化。机内提供的正弦电压观察及变化的观察。学生活动：观察示波器的现象。(三）反思总结1偏移量： 2 偏转角： （四）当堂检测1、如图所示，水平安放的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有 质量m，带电量为+q的小球，在B板下方距离H处，以初速v0竖直向上从B板
7、小孔进入板间电场，欲使小球刚好能到A板，则A、B间电势差UAB= 。2、质子 H和 粒子 He在匀强电场中由静止开始加速，通过相同位移时，它们的动能比为 ，所用时间比为 。3、一个电子以3.2106m/s的初速度沿电场线方向射入匀强电场，在电场中飞行了9.110-7s后开始返回，则匀强电场的场强大小为 ，电子在匀强电场中从进入到返回原处所通过的路程为 。五、布置作业课后练习与提高1、 粒子和质子以相同速度垂直于电场线进入两平行板间匀强电场中，设都能飞出电场，则它们离开匀强电场时，侧向位移之比y :yH= ，动能增量之比 = 。2、如图所示，水平平行金属板A、B间距为d，带电质点质量为m，电荷量为q，当质点以速率v从两极板中央处于水平飞入两极间，两极不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给A、B两极加一电压U，则恰好从上板边缘飞出，那么所加电压U= 。3、如图所示，电子的电荷量为e，质量为m，以v0的速度沿与场强垂直的方向从A点飞入匀强电场，并从另一侧B点沿与场强方向成150角飞出。则A、B两点间的电势差为 。