第一篇：高三電學(xué)復(fù)習(xí)教案2--帶電粒子在電場中的運(yùn)動

二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動

教學(xué)目標(biāo)

1．使學(xué)生理解并掌握帶電粒子在電場中運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律，能夠正確分析和解答帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)等方面的問題．

2．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識對具體問題進(jìn)行具體分析的能力． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

帶電粒子在電場中的運(yùn)動是電場知識的重要應(yīng)用，注重分析判斷帶電粒子在電場力作用下的運(yùn)動情況，掌握運(yùn)用力的觀點(diǎn)和能的觀點(diǎn)求解帶電粒子運(yùn)動的思路和方法．帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)問題將使用大部分力學(xué)知識，所以在復(fù)習(xí)中應(yīng)加以對照，幫助學(xué)生理解掌握．

教學(xué)過程設(shè)計(jì) 教師活動

一、解決帶電粒子在電場中運(yùn)動的基本思路

帶電粒子在電場中的運(yùn)動，難度比較大，能力要求高，所以要把握基本的規(guī)律．力學(xué)的五個(gè)規(guī)律在這一部分都要使用，所以這部分學(xué)習(xí)可幫助我們復(fù)習(xí)鞏固力學(xué)知識，又可以幫助我們認(rèn)識理解帶電粒子在電場中的應(yīng)用．

解決帶電粒子在電場中運(yùn)動的基本思路： 學(xué)生活動 積極配合老師整理 1．受力分析．

研究對象有兩種：帶電粒子和帶電質(zhì)點(diǎn)． 前者不考慮重力，后者要考慮重力． 2．運(yùn)動軌跡和過程分析．

帶電粒子運(yùn)動形式?jīng)Q定于：粒子的受力情況和初速度情況． 3．解題的依據(jù)．

（1）力的觀點(diǎn)：牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式．

（2）能量的觀點(diǎn)：電場力做功與路徑無關(guān)；動能定理：能的轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律．

（3）動量的觀點(diǎn)．

（根據(jù)學(xué)生的具體情況，有選擇地復(fù)習(xí)下列內(nèi)容；勻強(qiáng)電場的特點(diǎn)，平拋運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律，勻速及勻變速直線運(yùn)動，運(yùn)動的合成與分解，電場力的功以及能量轉(zhuǎn)化等問題．）

二、帶電粒子在典型場中的運(yùn)動形式

帶電粒子在電場中的運(yùn)動形式各種各樣，由其受力和初速度共同決定． 學(xué)生思考、討論然后根據(jù)力與運(yùn)動的關(guān)系回答． 1．在點(diǎn)電荷電場中：

這幾種情況下物體做什么運(yùn)動？（指定學(xué)生回答）2．勻強(qiáng)電場中：

在點(diǎn)電荷電場中帶電粒子的運(yùn)動形式可能有那些？并舉例說明．（指定學(xué)生回答）可見帶電粒子在電場中的運(yùn)動，也是各種各樣的都有．帶電粒子在上述不同電場中，由于它們的受力情況不同以及初速度不同，運(yùn)動情況就不同．帶電粒子在電場中可以做直線運(yùn)動，也可以做曲線運(yùn)動．

在勻強(qiáng)電場中帶電粒子的運(yùn)動形式可能有哪些？并舉例說明．

三、帶電粒子在電場中運(yùn)動判斷與分析 1．帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動

[問題1] 如圖3-2-1所示，在點(diǎn)電荷+Q的電場中，一帶電粒子-q的初速度v0恰與電場線QP方向相同，則帶電粒子-q在開始運(yùn)動后，將（B）

A．沿電場線QP做勻加速運(yùn)動 B．沿電場線QP做變減速運(yùn)動 C．沿電場線QP做變加速運(yùn)動 D．偏離電場線QP做曲線運(yùn)動

回答問題，在老師的啟發(fā)下，確定運(yùn)動性質(zhì)．

思考：帶電粒子-q的初速度v0 恰與電場線QP方向相反，情況怎樣？若初速度v0恰與電場線QP方向垂直，可能出現(xiàn)什么情況？

解析：帶電粒子-q受力有什么特點(diǎn)？方向與初速度v0的方向的關(guān)系怎么樣？由庫侖定律和牛頓第二定律確定．

[問題2]如圖3-2-2所示，在勻強(qiáng)電場E中，一帶電粒子-q的初速度v0恰與電場線方向相同，則帶電粒子-q在開始運(yùn)動后，將（C）

A．沿電場線方向做勻加速運(yùn)動 B．沿電場線方向做變加速運(yùn)動 C．沿電場線方向做勻減速運(yùn)動 D．偏離電場線方向做曲線運(yùn)動 思考：帶電粒子-q的初速度v0恰與電場線方向相反，情況怎樣？

解析：帶電粒子-q受力有什么特點(diǎn)？方向與初速度v0的方向的關(guān)系怎么樣？ [問題3]如圖3-2-3所示的直線是某電場中的一條電場線，A、B是這條電場線上兩點(diǎn)．已知一電子經(jīng)過A點(diǎn)的速度為vA并向B點(diǎn)運(yùn)動，一段時(shí)間以后，該電子經(jīng)過B點(diǎn)的速度為vB，且vA與vB的方向相反．則：（AD）

A．A點(diǎn)的電勢一定高于B點(diǎn)的電勢 B．A點(diǎn)的場強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場強(qiáng)

C．電子經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的電勢能一定大于它經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的電勢能 D．電子經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的動能一定大于它經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的動能 回答問題，在老師的啟發(fā)下，確定運(yùn)動性質(zhì)．

思考：一根電場線能確定什么？為什么不能判斷場強(qiáng)大小？

解析：根據(jù)電子速度方向的變化可確定電子的受力F的方向，從而確定場強(qiáng)E的方向．沿著電場線的方向電勢降低，所以A正確．從A點(diǎn)到B點(diǎn)電場力做負(fù)功，動能減小，電勢能增加．所以C錯(cuò)D正確．一條電場線不能判斷場強(qiáng)大小，所以B不對．

[問題4]一個(gè)帶正電荷的質(zhì)點(diǎn)P放在兩個(gè)等量負(fù)電荷A、B的電場中，P恰好在AB連線的垂直平分線的C點(diǎn)處，現(xiàn)將P在C點(diǎn)由靜止釋放，設(shè)P只受電場力作用，則（ABD）

A．P由C向AB連線中點(diǎn)運(yùn)動過程中，加速度可能越來越小而速度越來越大

B．P由C向AB連線中點(diǎn)運(yùn)動過程中，加速度可能先變大后變小，最后為零，而速度一直變大

C．P運(yùn)動到與C關(guān)于AB的對稱點(diǎn)C′靜止 D．P不會靜止，而是在C與C′間來回振動 請學(xué)生自己讀題、審題、分析，然后指定人回答

通過此題的分析與解答，可加深對等量同種電荷場強(qiáng)分布的認(rèn)識和理解． 解析：利用極限法，可知在AB連線的垂直平分線上的場強(qiáng)從無窮遠(yuǎn)處到中點(diǎn)O是先增大后減小直到為零．由于C點(diǎn)位置的不確定性，所以A、B選項(xiàng)都有可能．根據(jù)場強(qiáng)分布的對稱性，不難確定，P將在C和C′間來回振動．

（總結(jié)帶電粒子在電場中做直線運(yùn)動的幾種情況）2．帶電粒子在電場中的曲線運(yùn)動

[問題5]如圖3-2-6所示，兩平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)方向指向下板，一帶電量為-q的粒子，以初速度v0垂直電場線射入電場中，則粒子在電場中所做的運(yùn)動可能是（C）

A．沿初速度方向做勻速運(yùn)動

B．向下板方向偏移，做勻變速曲線運(yùn)動 C．向上板方向偏移，軌跡為拋物線 D．向上板偏移，軌跡為一段圓弧 將帶電粒子的運(yùn)動與重力場中的平拋運(yùn)動類比，尋求解決問題的思路．建立直角坐標(biāo)系，將運(yùn)動分解為垂直于場強(qiáng)方向和沿場強(qiáng)方向分別加以討論．

解析：在勻強(qiáng)電場中，-q受電場力的特點(diǎn)為：方向與電場線方向相反，大小恒定，而初速度方向與電場力方向垂直，所以粒子一定做勻變速曲線運(yùn)動，軌跡為拋物線．

[問題6]已知?dú)湓又械馁|(zhì)子和電子所帶電量都是e，電子質(zhì)量為me，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為r，試確定電子做勻速圓周運(yùn)動的線速度的大小和角速度的大小，以及電子運(yùn)動周期．

根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動規(guī)律求解

然后將結(jié)論與衛(wèi)星圍繞行星做勻速圓周運(yùn)動加以比較．

解析：電子繞核做勻速圓周運(yùn)動的向心力是由質(zhì)子和電子之間的庫侖力提供．

[問題7]如圖3-2-7所示，直線MN為點(diǎn)電荷Q的電場中的一條電場線．帶正電的粒子只在電場力的作用下，沿著曲線由a向b運(yùn)動，則（B）

A．點(diǎn)電荷Q是正電荷 B．電勢Ua＞Ub C．場強(qiáng)Ea＞Eb

D．帶電粒子的動能EKa＞EKb

指定學(xué)生回答弄清物體做曲線運(yùn)動的條件是什么． 解析：做曲線運(yùn)動的物體合外力方向與初速度方向有夾角，并且合外力總指向軌跡內(nèi)側(cè)．由此可判斷點(diǎn)電荷Q為負(fù)電荷，負(fù)點(diǎn)電荷的電場線由N指向M，根據(jù)電場性質(zhì)可知B錯(cuò)C對，沿著曲線由a向b運(yùn)動過程中，克服電場力做功，動能減少．

四、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動的方法

1．運(yùn)用牛頓定律研究帶電粒子在電場中運(yùn)動

基本思路：先用牛頓第二定律求出粒子的加速度，進(jìn)而確定粒子的運(yùn)動形式，再根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動形式運(yùn)用相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)規(guī)律求出粒子的運(yùn)動情況．

[問題]如圖3-2-8所示，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，從兩平行板左側(cè)中點(diǎn)沿垂直場強(qiáng)方向射入，當(dāng)入射速度為v時(shí)，恰好穿過電場而不碰金屬板．要使粒子的入射速度變?yōu)関/2，仍能恰好穿過電場，則必須再使（AD）

A．粒子的電量變?yōu)樵瓉淼?/4 B．兩板間電壓減為原來的1/2 C．兩板間距離增為原來的4倍 D．兩板間距離增為原來的2倍

解析：帶電粒子在電場中做勻變速曲線運(yùn)動．由于粒子在平行板的方向上不受力，在垂直板方向受到恒定不變的電場力作用，因而可將此勻變速曲線運(yùn)動視為沿平行板方向上的勻速直線運(yùn)動與垂直板的方向上的初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動．粒子恰好穿過電場時(shí)，它沿平行板的方向發(fā)生位移L所用時(shí)間，與垂直板方向上發(fā)生位移d/2所用時(shí)間相等，設(shè)兩板電壓為U，則有

利用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式分解分別表示兩個(gè)分運(yùn)動遵從的規(guī)律． 正確理解恰好穿過電場的含義． 當(dāng)入射速度變?yōu)関/2，它沿平行板的方向發(fā)生位移L所用時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍，由上式可知，粒子的電量變?yōu)樵瓉淼?/4或兩板間距離增為原來的2倍時(shí)，均使粒子在與垂直板方向上發(fā)生位移d/2所用時(shí)間增為原來的2倍，從而保證粒子仍恰好穿過電場，因此選項(xiàng)A、D正確．

思考：帶電粒子為什么做這樣的運(yùn)動？應(yīng)滿足

[問題2]如圖3-2-9所示，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子，僅受電場力作用，以恒定的速率v沿一圓弧做圓周運(yùn)動，從圓周上A點(diǎn)到B點(diǎn)速度方向改變了θ角，A、B兩點(diǎn)間弧長為S，求：A、B兩點(diǎn)處的場強(qiáng)的大小及A、B兩點(diǎn)間的電勢差．

思考：還有沒有別的措施可滿足什么樣的條件？

解析：既然帶電粒子以恒定不變的速率沿圓弧運(yùn)動，又僅受電場力作用，那么帶電粒子一定處于點(diǎn)電荷的電場中，且?guī)щ娏Ｗ釉谝渣c(diǎn)電荷為圓心的圓上運(yùn)動．根據(jù)牛頓運(yùn)動定律和圓周運(yùn)動規(guī)律，由電場力提供向心力，即：

由

由動能定理知A、B兩點(diǎn)間的電勢差為零．

（帶電粒子只有在點(diǎn)電荷電場中才可能做勻速圓周運(yùn)動）2．運(yùn)用動能定理研究帶電粒子在電場中運(yùn)動

基本思路；根據(jù)電場力對帶電粒子做功的情況，分析粒子的動能與勢能發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況，運(yùn)用動能定理或者運(yùn)用在電場中動能與電勢能相互轉(zhuǎn)化而它們的總和守恒的觀點(diǎn)，求解粒子的運(yùn)動情況．

[問題1]如圖3-2-10所示，質(zhì)量為m，電量為e的電子，從A點(diǎn)以速度v0垂直場強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場中，從B點(diǎn)射出電場時(shí)的速度方向與電場線成120度角，則A、B兩點(diǎn)間的電勢差是多少？

解析：電子從A運(yùn)動到B的過程中，電場力對電子做正功，由動能定理和幾何關(guān)系有：

這一思路對于帶電粒子在任何電場中的運(yùn)動都適用．

五、帶電質(zhì)點(diǎn)在電場中的運(yùn)動

由于帶電質(zhì)點(diǎn)的重力不能忽略，因此帶電質(zhì)點(diǎn)在重力和電場力的作用下運(yùn)動，重力和電場力的合力使帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生加速度；合力的作用效果在位移上的積累使帶電物體的動能發(fā)生變化；合力在時(shí)間上的積累使帶電物體的動量發(fā)生變化．因此，我們可以運(yùn)用牛頓第二定律、動量定理或動能定理分析解決帶電物體在重力場和電場中運(yùn)動問題．

[問題1]如圖3-2-11所示，在豎直平面內(nèi)，有一半徑為R的絕緣的光滑圓環(huán)，圓環(huán)處于場強(qiáng)大小為E，方向水平向右的勻強(qiáng)電場中，圓環(huán)上的A、C兩點(diǎn)處于同一水平面上，B、D分別為圓環(huán)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)．M為圓環(huán)上的一點(diǎn)，∠MOA=45°．環(huán)上穿著一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球，它正在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動，已知電場力大小qE等于重力的大小mg，且小球經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)球與環(huán)之間的相互作用力為零．試確定小球經(jīng)過A、B、C、D點(diǎn)時(shí)的動能各是多少？

學(xué)生自己審題，分析思考指定學(xué)生解答： 根據(jù)牛頓第二定律

當(dāng)小球從M點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的過程中，電場力和重力做功分別為

根據(jù)動能定理得：

同理：

解析：小球是在重力、彈力和電場力的作用下做變速圓周運(yùn)動，其中重力和電場力是恒力，彈力是變力．重力和電場力的合力仍為恒力：

M點(diǎn)時(shí)，由它所受的重力和電場力的合力提供向心力．所以用上述條件，根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動規(guī)律可求出小球過M點(diǎn)時(shí)的動能．另外小球在做變速圓周運(yùn)動的過程中只有重力和電場力做功，這兩個(gè)力做功的特點(diǎn)都只與小球的位置變化有關(guān)，而與路徑無關(guān)，因而可借助動能定理解題． [問題2]如圖3-2-12所示，在水平向右的勻強(qiáng)電場中的A點(diǎn)，有一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為-q的油滴以速度v豎直向上運(yùn)動．已知當(dāng)油滴經(jīng)過最高點(diǎn)B時(shí)，速度大小也為v．求：場強(qiáng)E的大小及A、B兩點(diǎn)間的電勢差．

根據(jù)分運(yùn)動與合運(yùn)動的等時(shí)性以及勻變速直線運(yùn)動平均速度公式有：

即H=x 由動能定理： Eqx-mgH=0 得:

再由動能定理： qUAB-mgH=0

解析：油滴在重力和電場力兩個(gè)恒力作用下，從A向B運(yùn)動．這一運(yùn)動可以看成是豎直上拋運(yùn)動和水平方向上初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的合運(yùn)動．所以可以選擇有關(guān)運(yùn)動學(xué)的知識和動能定理解題．

六、帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動

在兩個(gè)相互平行的金屬板間加交變電壓時(shí)，在兩板間便可獲得交變電場．此類電場從空間看是勻強(qiáng)的，即同一時(shí)刻，電場中各個(gè)位置處電場強(qiáng)度的大小、方向都相同；從時(shí)間上看是變化的，即電場強(qiáng)度的大小、方向都可隨時(shí)間變化．

研究帶電粒子在這種交變電場中的運(yùn)動，關(guān)鍵是根據(jù)電場變化的特點(diǎn)，利用牛頓第二定律正確地判斷粒子的運(yùn)動情況．

[問題1]如圖3-2-13所示，A、B是一對平行的金屬板．在兩板間加上一周期為T的交變電壓u．A板的電勢UA=0，B板的電勢UB隨時(shí)間的變化規(guī)律為；在0到T/2的時(shí)間內(nèi)，UB=U0（正的常數(shù)）；在T/2到T的時(shí)間內(nèi)，UB=-U0；在T到3T/2的時(shí)間內(nèi)，UB=U0；在3T/2到2T的時(shí)間內(nèi)．UB=-U0……，現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)．設(shè)電子的初速度和重力的影響均可忽略，則（AB）

A．若電子是在t=0時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動

B．若電子是在t=T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動，時(shí)而向A板運(yùn)動，最后打在B板上

C．若電子是在t=3T/8時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動，時(shí)而向A板運(yùn)動，最后打在B板上

D．若電子是在t=T/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板、時(shí)而向A板運(yùn)動． 學(xué)生讀題、審題、找學(xué)生說出解題思路

畫A、B、C、D四個(gè)選項(xiàng)的v-t圖像．從圖像分析帶電粒子的運(yùn)動情況． 解析：關(guān)鍵在于分析帶電粒子的受力、加速度、速度的變化情況，根據(jù)位移變化確定運(yùn)動情況．運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式討論比較麻煩，所以考慮應(yīng)用圖像．

[問題2]如圖3-2-14所示，真空室中電極K發(fā)出的電子（初速不計(jì)）經(jīng)過U0=1000伏的加速電場后，由小孔S沿兩水平金屬板A、B間的中心線射入．A、B板長l=0.20米，相距d=0.020米，加在A、B兩板間電壓u隨時(shí)間t變化的u-t圖線如圖3-2-15所示．設(shè)A、B間的電場可看做是均勻的，且兩板外無電場．在每個(gè)電子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)，電場可視做恒定的．兩板右側(cè)放一記錄圓筒，筒在左側(cè)邊緣與極板右端距離b=0.15米，筒繞其豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，周期T=0.20秒，筒的周長s=0.20米，筒能接收到通過A、B板的全部電子．

學(xué)生自己讀題、審題，指定學(xué)生講述解題思路．

（1）以t=0時(shí)（見圖3-2-15，此時(shí)u=0）電子打到圓筒記錄紙上的點(diǎn)做為xy坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并取y軸豎直向上．試計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的y坐標(biāo)和X坐標(biāo)．（不計(jì)重力作用）

（2）在給出的坐標(biāo)紙（圖3-2-16上定量地畫出電子打到記錄紙上的點(diǎn)形成的圖線．

解析：（1）計(jì)算電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)的坐標(biāo)，設(shè)v0為電子沿A、B板的中心線射入電場時(shí)的初速度，則

電子在中心線方向的運(yùn)動為勻速運(yùn)動，設(shè)電子穿過A、B板的時(shí)間為t0，則l=v0t0電子在垂直A、B板方向的運(yùn)動為勻加速直線運(yùn)動．對于恰能穿過A、B板的電子，在它通過時(shí)加在兩板間的電壓uc應(yīng)滿足

聯(lián)立求解得

uc=(2d2)/(l2)U0=20伏

此電子從A、B板射出時(shí)沿y方向的分速度為

vy=(euc)/(md)t0

此時(shí)，此電子做勻速直線運(yùn)動，它打在記錄紙上的點(diǎn)最高，設(shè)縱坐標(biāo)為y，由圖3-2-17可得

（y-d/2）/b=vy/v0

由以上各式解得

y=bd/l+d/2=2.5厘米

從題給的u-t圖線可知，加于兩板電壓u的周期T0=0.10秒，u的最大值um=100伏，因?yàn)閡0＜Um，在一個(gè)周期T0內(nèi)，只有開始的一段時(shí)間間隔t內(nèi)有電子通過A、B板，t=（uc）/（um）T0

因?yàn)殡娮哟蛟谟涗浖埳系淖罡唿c(diǎn)不止一個(gè)，根據(jù)題中關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)與起始記錄時(shí)刻的規(guī)定，第一個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為

x1=ts/T=2厘米

第二個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為

x2=（t＋T0）s/T=12厘米

第三個(gè)最高點(diǎn)的x坐標(biāo)為

x3=[t＋2T0）/T]s=22厘米

由于記錄筒的周長為20厘米，所以第三個(gè)最高點(diǎn)已與第一個(gè)最高點(diǎn)重合，即電子打到記錄紙上的最高點(diǎn)只有兩個(gè)，它們的x坐標(biāo)分別為x1=2厘米和x2=12厘米．

（2）電子打到記錄紙上所形成的圖線，如圖3-2-18所示．

[問題3]在光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.0×10-3kg，電量q=1.0×10-10C的帶正電小球，靜止在O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy，現(xiàn)突然加一沿x軸正方向，場強(qiáng)大小E=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場，使小球開始運(yùn)動，經(jīng)過1.0s，所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向，場強(qiáng)大小仍為E=2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場，再經(jīng)過1.0S，所加電場又突然變?yōu)榱硪粋€(gè)勻強(qiáng)電場，使小球在此電場作用下經(jīng)1.08速度變?yōu)榱悖蟠穗妶龅姆较蚣八俣茸優(yōu)榱銜r(shí)小球的位置．

學(xué)生讀題、審題、講述解題思路

解析：由牛頓定律得知，在勻強(qiáng)電場中小球加速度的大小為

a=qE/m

代入數(shù)值得

a=1.0×10-10×2.0×106/（1.0×10-3）=0.20m/s2

當(dāng)場強(qiáng)沿x正方向時(shí)，經(jīng)過1秒鐘小球的速度大小為

vx=at=0.20×1.0=0.20m/s 速度的方向沿x軸正方向，小球沿x軸方向移動的距離

sx1=（1/2）at2=1/2×0.20×1.02=0.10m 在第2秒內(nèi)，電場方向沿y軸正方向，故小球在x方向做速度為vx的勻速運(yùn)動，在y方向做初速為零的勻加速運(yùn)動，沿x方向移動的距離

Sx2=vxt=0.20m 沿y方向移動的距離

sy=（1/2）at2=1/2×0.20×1.02=0.10m 故在第2秒末小球到達(dá)的位置坐標(biāo)

x2=Sx1+Sx2=0.30m y2=Sy=0.10m 在第2秒末小球在x方向的分速度仍為vx，在y方向的分速度

vy=at=0.20×1.0=0.20m/s 由上可知，此時(shí)運(yùn)動方向與x軸成45°角．要使小球速度能變?yōu)榱悖瑒t在第3秒內(nèi)所加勻強(qiáng)電場的方向必須與此方向相反，即指向第三象限，與x軸成225°角．在第3秒內(nèi)，設(shè)在電場作用下小球加速度的x分量和y分量分別為ax，ay，則

ax=vx/s=0．20m/S2 ay=vy/t=0.20m/s2

在第3秒末小球到達(dá)的位置坐標(biāo)為

x3=x2+vxt-1/2axt2=0.40m y3=y2+vyt-1/2ayt2=0.20m 同步練習(xí)

一、選擇題

1．下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過加速電壓為U的電場后，哪種粒子的速率最大

[

] A．質(zhì)子 B．氘核 C．α粒子 D．鈉離子 2．在勻強(qiáng)電場中，將質(zhì)子和α粒子由靜止釋放，若不計(jì)重力，當(dāng)它們獲得相同動能時(shí)，質(zhì)子經(jīng)歷的時(shí)間t1和α粒子經(jīng)歷的時(shí)間t2之比為

[

] A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 3．如圖3-2-19所示，質(zhì)量為m，帶電量為+q的滑塊，沿絕緣斜面勻速下滑，當(dāng)滑塊滑至豎直向下的勻強(qiáng)電場區(qū)域時(shí)，滑塊的運(yùn)動狀態(tài)

[

]

A．繼續(xù)勻速下滑 B．將加速下滑 C．將減速下滑

D．上述三種情況都有可能發(fā)生

4．平行金屬板板長為L，相距為d，兩板間電勢差為U．帶電量為q，質(zhì)量為m的粒子以速度v垂直板間電場方向進(jìn)入板間電場區(qū)，并飛離出電場區(qū)域，則其側(cè)移y的大小為

[

] A．與板長L成正比 B．與板間距離成反比 C．與兩板間電勢差U成正比 D．與粒子初速度v成正比

5．如圖3-2-20所示，兩平行金屬板間的距離為d，兩板間的電壓為U，今有一電子從兩板間的O點(diǎn)沿著垂直于板的方向射出到達(dá)A點(diǎn)后即返回，若OA距離為h，則此電子具有的初動能是

[

]

A．edh/U B．edhU C．Ue/（dh）

D．ehU/d 6．平行板電容器垂直于水平放置，板間的距離為d，電壓為U，每個(gè)板帶電量為Q．一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子從兩板上端中點(diǎn)以初速度v豎直向下射入電場，打在右板的M點(diǎn)．不計(jì)粒子的重力，現(xiàn)使右板向右平移d/2，而帶電粒子仍從原處射入電場，為了使粒子仍然打在M點(diǎn)，下列措施哪些可行 [

] A．保持Q、m、v不變，減小q B．保持Q、U、v不變，減小q/m C．保持Q、m、U不變，減小v D．保持Q、m、U不變，增大v 7．兩帶有等量異種電荷的平行板間有一勻強(qiáng)電場，一個(gè)帶電粒子以平行于極板的方向進(jìn)入此電場，要使此粒子離開電場時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為原來的1/2（不計(jì)粒子所受重力），可采用方法為

[

] A．使粒子初速為原來2倍 B．使粒子初動能為原來2倍 C．使粒子初動量為原來2倍 D．使兩板間電壓為原來2倍

8．如圖3-2-21所示，在平板電容器A、B兩板上加上如圖所示的交變電壓，開始時(shí)B板電勢比A板高，這時(shí)兩板中間原來靜止的電子在電場力作用下開始運(yùn)動，設(shè)A、B兩板間的距離足夠大，則下述說法中正確的是

[

]

A．電子先向A板運(yùn)動，然后向B板運(yùn)動，再返向A板做周期性來回運(yùn)動 B．電子一直向A板運(yùn)動 C．電子一直向B板運(yùn)動

D．電子先向B板運(yùn)動，然后向A板運(yùn)動，再返回B板做周期性來回運(yùn)動

二、填空題

9．經(jīng)過相同電場加速后的質(zhì)子和α粒子垂直于電場線的方向飛進(jìn)兩平行板間的勻強(qiáng)電場，則它們通過該電場所用時(shí)間之比為______，通過該電場后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度的正切之比為

．

10．質(zhì)子和α粒子的質(zhì)量比為m1∶m2=1∶4，帶電量之比為q1∶q2=1∶2，當(dāng)它們從靜止開始由同一勻強(qiáng)電場加速，通過相同的位移，則它們的速度之比v1∶v2：=______，動能比Ek1∶Ek2=______，動量比p1∶p2=______．

11．平行板電容器水平放置，板間的距離為d，一個(gè)半徑為r、密度為P的帶電油滴在兩板間．當(dāng)電容器的電壓為U時(shí)，該油滴在電場中做勻速運(yùn)動，由此可知油滴的帶電量q=______C．

12．一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的油滴從空中自由下落時(shí)間t1后，進(jìn)入水平放置的帶電極板間，再經(jīng)過時(shí)間t2速度為零，則電場力是重力的______倍．

13．在真空中的A、B兩個(gè)點(diǎn)電荷，相距為L，質(zhì)量分別為m和2m，它們由靜止開始運(yùn)動，開始時(shí)點(diǎn)電荷A的加速度為a，經(jīng)過一段時(shí)間，點(diǎn)電荷B的加速度也為a，速率為v，那么這時(shí)點(diǎn)電荷A的速率為______，兩點(diǎn)電荷相距______，它們的電勢能減少了______．（不考慮重力的影響）

三、計(jì)算、論述題

14．在一個(gè)水平面上建立x軸，在過原點(diǎn)O垂直于x軸的平面的右側(cè)空間有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小E=6×105N/C，方向與x軸正方向相同，在O處放一個(gè)帶電量q=-5×10-8C，質(zhì)量m=10g的絕緣物塊，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，沿x軸正方向給物塊一個(gè)初速度v0=2m/s，如圖3-2-22所示，求物塊最終停止時(shí)的位置．（g取10m/s2）

15．如圖3-2-23所示，一個(gè)帶電物體P，沿一個(gè)絕緣的傾斜軌道向上運(yùn)動，運(yùn)動過程中P的帶電量保持不變．空間存在著勻強(qiáng)電場（未在圖中畫出）．已知P經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)動能為30J，經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)它的動能減少了10J，機(jī)械能增加了20J，電勢能減少了35J，它繼續(xù)運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)速度減為零．（1）在它從A到C的運(yùn)動過程中，克服摩擦力做功多少？（2）它到達(dá)C點(diǎn)后還會不會向下運(yùn)動？為什么？

16．如圖3-2-24所示，A、B是兩塊相同的水平平行金屬板，相距為d，構(gòu)成電容為C的平行板電容器，B板接地，B板中有一個(gè)小孔，開始時(shí)A、B均不帶電，在B板小孔上方h處，不斷有小液珠從靜止開始自由下落（不計(jì)空氣阻力），每個(gè)液珠的電量為q、質(zhì)量為m，液珠經(jīng)小孔到達(dá)A板后被吸收，液珠的下落保持一定的間隙，即在前一液珠被A板吸收并達(dá)到靜電平衡后，后一液珠才繼續(xù)下落，試問有多少個(gè)液珠能落到A板上？

17．如圖3-2-25所示，一條長為l的細(xì)線，上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于一勻強(qiáng)電場中，電場強(qiáng)度大小為E，方向是水平的，已知當(dāng)細(xì)線離開豎直位置的偏角為α?xí)r，小球處于平衡．

（1）小球帶何種電荷？求出小球所帶電量．

（2）如果使細(xì)線的偏角由α增大到?，然后將小球由靜止開始釋放，則?應(yīng)為多大，才能使細(xì)線到達(dá)豎直位置時(shí)小球的速度剛好為零？

18．如圖3-2-26所示，在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，使一個(gè)帶負(fù)電荷的小球從斜軌道上的A點(diǎn)靜止滑下，若使小球通過半徑為R的圓軌道頂端的B點(diǎn)時(shí)不落下來，求至少應(yīng)使A點(diǎn)在斜軌道上的高度h為多少？設(shè)軌道是光滑而又絕緣的，小球的重力大于它所受的電場力．

19．如圖3-2-27（1）中，A和B表示在真空中相距為d的兩平行金屬板，加上電壓后，它們之間的電場可視為勻強(qiáng)電場，圖（2）表示一周期性的交變電壓的波形，橫坐標(biāo)代表時(shí)間t，縱坐標(biāo)代表電壓U，從t=0開始，電壓為一給定值U0，經(jīng)過半周期，突然變?yōu)?U0；再過半個(gè)周期，又突然變?yōu)閁0……如此周期性地交替變化．

在t=0時(shí)，將上述交變電壓U加在A、B兩板上，使開始時(shí)A板電勢比B板高，這時(shí)在緊靠B板處有一初速為零的電子（質(zhì)量為m、電量為e）在電場作用下開始運(yùn)動，要想使這個(gè)電子到達(dá)A板時(shí)具有最大的動能，則交變電壓的頻率最大不能超過多少？

20．如圖3-2-28所示，長為l、相距為d的兩平行金屬板與一交流電源相連（圖中未畫出），有一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電的粒子以初速度v0從板中央水平射入電場，從飛入時(shí)刻算起，A、B板間所加電壓的變化規(guī)律如圖所示，為了使帶電粒子離開電場時(shí)速度方向恰好平行于金屬板，問：

（1）加速電壓值U0的取值范圍多大？（2）交變電壓周期T應(yīng)滿足什么條件？ 參考答案

1．A 2．A 3．A 4．BC 5．D 6．C 7．B 8．C

14．物塊向右運(yùn)動時(shí)，受滑動摩擦力f=μmg=0.02N，方向向左和向左的電場力F=qE=0.03N做勻減速運(yùn)動，設(shè)右行減速至0物塊通過位移為x1，由動能定理

由于F＞f，物塊減速至0后將先反向加速，出電場后，只受摩擦力，將再次減速為零．設(shè)出場后，物體位移為x2，由動能定理

Fx1-f（x1＋x2）=0-0 解得：x2=0.2m 所以物塊最后停在x=-0.2m處．

15．物體P所受重力、電場力、摩擦力均為恒力，三力做功均與位移成正比，則物體動能增量△EK∝位移s．P從A→B動能減少10J，A→C動能減少30J，說明：

AC=3AB

（1）A→B，電勢能減少35J，機(jī)械能增加20J，則A→C電勢能減少105J，機(jī)械能增加60J，克服摩擦力做功45J．

（2）因?yàn)殡妶隽Φ墓Γ褐亓?105∶90，所以，電場力沿斜面分力F1和重力沿斜面分力G1之比F1∶G1=105∶90=7∶6 F1＞G1則物體到達(dá)C點(diǎn)后，不會向下運(yùn)動．

16． N=mgC·（d＋h）/q2，當(dāng)N為整數(shù)時(shí)，有N＋1個(gè)；N不為整數(shù)時(shí)，有大于N的第1個(gè)整數(shù)．

第二篇：《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》教案1

《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》教案

(一)知識與技能

1、理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題．

2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理．(二)過程與方法

通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過知識的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的精神 重點(diǎn)

帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動規(guī)律 難點(diǎn)

運(yùn)用電學(xué)知識和力學(xué)知識綜合處理偏轉(zhuǎn)問題 教學(xué)方法

講授法、歸納法、互動探究法 教具 多媒體課件

教學(xué)過程(一)引入新課

帶電粒子在電場中受到電場力的作用會產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化．在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場來控制或改變帶電粒子的運(yùn)動。

具體應(yīng)用有哪些呢？本節(jié)課我們來研究這個(gè)問題．以勻強(qiáng)電場為例。(二)進(jìn)行新課

教師活動：引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識點(diǎn)(1)牛頓第二定律的內(nèi)容是什么？(2)動能定理的表達(dá)式是什么？(3)平拋運(yùn)動的相關(guān)知識點(diǎn)。(4)靜電力做功的計(jì)算方法。

學(xué)生活動：結(jié)合自己的實(shí)際情況回顧復(fù)習(xí)。師生互動強(qiáng)化認(rèn)識：(1)a=F合/m(注意是F合)(2)W合=△Ek=Ek2?Ek1(注意是合力做的功)(3)平拋運(yùn)動的相關(guān)知識

(4)W=F·scosθ(恒力→勻強(qiáng)電場)

W=qU(任何電場)

1、帶電粒子的加速 教師活動：提出問題

要使帶電粒子在電場中只被加速而不改變運(yùn)動方向該怎么辦？

(相關(guān)知識鏈接：合外力與初速度在一條直線上，改變速度的大小；合外力與初速度成90°，僅改變速度的方向；合外力與初速度成一定角度θ，既改變速度的大小又改變速度的方向)學(xué)生探究活動：結(jié)合相關(guān)知識提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性。學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案。

師生互動歸納：(教師要對學(xué)生進(jìn)行激勵評價(jià))方案1：v0=0，僅受電場力就會做加速運(yùn)動，可達(dá)到目的。

方案2：v0≠0，僅受電場力，電場力的方向應(yīng)同v0同向才能達(dá)到加速的目的。教師投影：加速示意圖．

學(xué)生探究活動：上面示意圖中兩電荷電性換一下能否達(dá)到加速的目的？(提示：從實(shí)際角度考慮，注意兩邊是金屬板)學(xué)生匯報(bào)探究結(jié)果：不可行，直接打在板上。

學(xué)生活動：結(jié)合圖示動手推導(dǎo)，當(dāng)v0=0時(shí)，帶電粒子到達(dá)另一板的速度大小。(教師抽查學(xué)生的結(jié)果展示、激勵評價(jià))教師點(diǎn)撥拓展：

方法一：先求出帶電粒子的加速度：

a=qU

md再根據(jù)

vt2-v02=2ad

可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開始被加速時(shí)獲得的速度為：

vt=

qU2??d?md2qUm

方法二：由W=qU及動能定理：

W=△Ek=1mv2-0

2得：

qU=1mv2

2到達(dá)另一板時(shí)的速度為：

v=

.2qUm深入探究：

(1)結(jié)合牛頓第二定律及動能定理中做功條件(W=Fscosθ恒力

W=Uq 任何電場)討論各方法的實(shí)用性。

(2)若初速度為v0(不等于零)，推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式。學(xué)生活動：思考討論，列式推導(dǎo)(教師抽查學(xué)生探究結(jié)果并展示)教師點(diǎn)撥拓展：

(1)推導(dǎo)：設(shè)初速為v0，末速為v，則據(jù)動能定理得

qU=1mv2-1mv02

2所以

v=

2022qUv?m

(v0=0時(shí)，v=2Uqm)方法滲透：理解運(yùn)動規(guī)律，學(xué)會求解方法，不去死記結(jié)論。(2)方法一：必須在勻強(qiáng)電場中使用(F=qE，F(xiàn)為恒力，E恒定)方法二：由于非勻強(qiáng)電場中，公式W=qU同樣適用，故后一種可行性更高，應(yīng)用程度更高。

實(shí)例探究：課本例題1 第一步：學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)。第二步：對照課本解析歸納方法。

第三步：教師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。(計(jì)算先推導(dǎo)最終表達(dá)式，再統(tǒng)一代入數(shù)值運(yùn)算，統(tǒng)一單

位后不用每個(gè)量都寫，只在最終結(jié)果標(biāo)出即可)過渡：如果帶電粒子在電場中的加速度方向不在同一條直線上，帶電粒子的運(yùn)動情況又如何呢？下面我們通過一種較特殊的情況來研究。

2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

教師投影：如圖所示，電子以初速度v0垂直于電場線射入勻強(qiáng)電場中． 問題討論：

(1)分析帶電粒子的受力情況。

(2)你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動類似，這種運(yùn)動的研究方法是什么？(3)你能類比得到帶電粒子在電場中運(yùn)動的研究方法嗎？ 學(xué)生活動：討論并回答上述問題：

(1)關(guān)于帶電粒子的受力，學(xué)生的爭論焦點(diǎn)可能在是否考慮重力上。

教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)：對于基本粒子，如電子、質(zhì)子、α粒子等，由于質(zhì)量m很小，所以重力比電場力小得多，重力可忽略不計(jì)。

對于帶電的塵埃、液滴、小球等，m較大，重力一般不能忽略。

(2)帶電粒子以初速度v0垂直于電場線方向飛入勻強(qiáng)電場時(shí)，受到恒定的與初速度方向成90°角的作用而做勻變速曲線運(yùn)動，類似于力學(xué)中的平拋運(yùn)動，平拋運(yùn)動的研究方法是運(yùn)動的合成和分解。

(3)帶電粒子垂直進(jìn)入電場中的運(yùn)動也可采用運(yùn)動的合成和分解的方法進(jìn)行。CAI課件分解展示：

(1)帶電粒子在垂直于電場線方向上不受任何力，做勻速直線運(yùn)動。

(2)在平行于電場線方向上，受到電場力的作用做初速為零的勻加速直線運(yùn)動。深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長為L，兩板間距為d，電勢差為U，初速為v0．試求：

(1)帶電粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)問t。(2)粒子運(yùn)動的加速度。(3)粒子受力情況分析。

(4)粒子在射出電場時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。(5)粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度。(6)粒子在離開電場時(shí)的速度大小。(7)粒子在離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ。[學(xué)生活動：結(jié)合所學(xué)知識，自主分析推導(dǎo)。(教師抽查學(xué)生活動結(jié)果并展示，教師激勵評價(jià))投影示范解析：

解：由于帶電粒子在電場中運(yùn)動受力僅有電場力(與初速度垂直且恒定)，不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運(yùn)動。

粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間

t=

L v0加速度

a=Eq=qU/md

m豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：

y=1at2=

21UqL2qL2?()?U.22mdv02mv0dv1=at=粒子離開電場時(shí)豎直方向的速度為

UqL

mdv0 速度為：

v=

UqL222v12?v0?()?v0mdv0粒子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ為：

tanθ=

v1qLqL?U???arctanU.22v0mv0dmv0d

拓展：若帶電粒子的初速v0是在電場的電勢差U1下加速而來的(從零開始)，那么上面的結(jié)果又如何呢？(y，θ)學(xué)生探究活動：動手推導(dǎo)、互動檢查。(教師抽查學(xué)生推導(dǎo)結(jié)果并展示： 結(jié)論：

y=

UL24U1d

θ=arctan

UL 2U1d與q、m無關(guān)。

3、示波管的原理

出示示波器，教師演示操作 ①光屏上的亮斑及變化。②掃描及變化。

③豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。④機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。

學(xué)生活動：觀察示波器的現(xiàn)象。閱讀課本相關(guān)內(nèi)容探究原因。教師點(diǎn)撥拓展，師生互動探究：

多媒體展示：示波器的核心部分是示波管，由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。投影：示波管原理圖：

電子槍中的燈絲K發(fā)射電加速電場加速后，得到的速度v0=

子，經(jīng)為：

2qU1m如果在偏轉(zhuǎn)電極yy?上加電壓電子在偏轉(zhuǎn)電極離開偏轉(zhuǎn)電極yy?后沿直線前yy?的電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)．進(jìn)，打在熒光屏上的亮斑在豎直方向發(fā)生偏移．其偏移量y?為y?=y+Ltanθ

因?yàn)閥=

θ

qL2U22mv0dqL222mv0d

tan

qL??U2mv0d

qLU2mv0d所以y?=·U+L·

=qLL·U=(L+L)tanθ

(L?)222mv0d如果U=Umax·sinωt則y?=y?max·sinωt 學(xué)生活動：結(jié)合推導(dǎo)分析教師演示現(xiàn)象。(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評 1．帶電粒子的加速

(1)動力學(xué)分析：帶電粒子沿與電場線平行方向進(jìn)入電場，受到的電場力與運(yùn)動方向在同一直線上，做加(減)速直線運(yùn)動，如果是勻強(qiáng)電場，則做勻加(減)速運(yùn)動．

(2)功能關(guān)系分析：粒子只受電場力作用，動能變化量等于電勢能的變化量．

(初速度為零)；11212 此式適用于一切電場． 2qU?mvqU?mv?mv022

22．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

(1)動力學(xué)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的勻強(qiáng)電場

0中，受到恒定的與初速度方向成90角的電場力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)．

(2)運(yùn)動的分析方法(看成類平拋運(yùn)動)：

①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動．

②沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動．

(四)布置作業(yè)

1、書面完成 “問題與練習(xí)”第3、4、5題；思考并回答第1、2題。

2、課下閱讀課本“科學(xué)足跡”和“科學(xué)漫步”中的兩篇文章。

第三篇：1.9 帶電粒子在電場中的運(yùn)動教案范文

馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1

1．8 帶電粒子在電場中的運(yùn)動

教學(xué)三維目標(biāo)

（一）知識與技能

1．了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動。2．重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)。3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。

（二）過程與方法

培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

2．培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會物理知識的實(shí)際應(yīng)用。重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)力學(xué)及本章前面相關(guān)知識

要點(diǎn)：動能定理、平拋運(yùn)動規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。

（二）新課教學(xué)

1．帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況（平衡、加速和減速）

⑴．若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

例 ：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電? 分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F＝0，qE?mg，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

⑵．若∑F≠0（只受電場力）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(yùn)動。(變速直線運(yùn)動)◎打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運(yùn)動。

設(shè)電荷所帶的電量為q，板間場強(qiáng)為E 電勢差為U，板距為d, 電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則

電場力所做的功為：W?qU?qEL

2粒子到達(dá)另一極板的動能為：Ek?1 2mv221由動能定理有：qU?1（或 對恒力）mvqEL?mv22第1頁（共3頁）馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1

※若初速為v0，則上列各式又應(yīng)怎么樣？讓學(xué)生討論并列出。◎若打入的是負(fù)電荷（初速為v0），將做勻減速直線運(yùn)動，其運(yùn)動情況可能如何，請學(xué)生討論，并得出結(jié)論。

請學(xué)生思考和討論課本P33問題 分析講解例題1。（詳見課本P33）

【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0，且與初速度方向有夾角(不等于0°，180°)，則帶電粒子將做什么運(yùn)動？（曲線運(yùn)動）---引出

2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力，且初速度v0⊥E，則帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動）

復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動。物體的實(shí)際運(yùn)動為這兩種運(yùn)動的合運(yùn)動。

詳細(xì)分析講解例題2。

解：粒子v0在電場中做類平拋運(yùn)動

沿電場方向勻速運(yùn)動所以有：L?v0t

①

2電子射出電場時(shí)，在垂直于電場方向偏移的距離為： y?

1② at2粒子在垂直于電場方向的加速度：a?FeEeU??

③ mmmd1eU?L??由①②③得：y??2md??v0代入數(shù)據(jù)得：y?0.36m

???

④ ?2即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m 電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0，而垂直于電場方向的速度：

v??at?eUL?

⑤ mdv0故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角?為：tan??代入數(shù)據(jù)得：?=6.8° 【討論】：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式又需怎樣列？指導(dǎo)學(xué)生列出。

3．示波管的原理

（1）示波器：用來觀察電信號隨

v?eUL

⑥ ?2v0mdv0第2頁（共3頁）馬洪旭新課標(biāo)精品教案系列-選修3-1

時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管

（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。

（3）原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。

◎讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。

（三）小結(jié)：

1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動的兩條主要線索

帶電粒子在電場中的運(yùn)動，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)相同，它同樣遵循運(yùn)動的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動定律、動能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律．研究時(shí)，主要可以按以下兩條線索展開．

（1）力和運(yùn)動的關(guān)系——牛頓第二定律

根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動的情況．

（2）功和能的關(guān)系——動能定理

根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等．這條線索同樣也適用于不均勻的電場．

2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動的兩類重要的思維技巧（1）類比與等效

電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動可與重力作用下的運(yùn)動類比．例如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動可類比于平拋，帶電單擺在豎直方向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等．

（2）整體法(全過程法)電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用．

電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)．它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運(yùn)動的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算．

（四）鞏固新課：

1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)紙。

2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】

教后記

1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動是綜合性非常強(qiáng)的知識點(diǎn)，對力和運(yùn)動的關(guān)系以及動量、能量的觀點(diǎn)要求較高，是高考的熱點(diǎn)之一，所以教學(xué)時(shí)要有一定的高度。

2、學(xué)生對于帶電粒子在電場中的運(yùn)動的處理局限于記住偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角的公式，不能從力和運(yùn)動的關(guān)系角度高層次的分析，這樣的能力可能要到高三一輪復(fù)習(xí)結(jié)束才能具備。

第3頁（共3頁）

第四篇：《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》說課稿-

《帶電粒子在電場中的運(yùn)動》說課稿

胡鵬林

一、教材的分析與處理

1、地位和作用：

本節(jié)內(nèi)容是高中物理新教材選修 3-1 第一章第九節(jié)，大綱要求學(xué)生理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題。帶電粒子在電場中的運(yùn)動問題是物理電學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，它涉及到帶電粒子在電場中的受力分析，能量轉(zhuǎn)化，運(yùn)動合成與分解等諸多知識點(diǎn)，要求學(xué)生具有運(yùn)用電學(xué)知識和力學(xué)知識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)。

2、教材的安排與編寫意圖：

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(yùn)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(yùn)動和力的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

3、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

① 重點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的加速和偏轉(zhuǎn) ② 難點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動規(guī)律

二、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)教學(xué)大綱和考試說明的要求，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)制定如下目標(biāo)：

1、知識與技能：

①掌握帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況的分析方法 ②掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動規(guī)律

2、過程與方法：

①運(yùn)用猜想、類比等方法對帶電粒子在電場中的運(yùn)動規(guī)律進(jìn)行理論探究

②運(yùn)用動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)，體會帶電粒子在電場中運(yùn)動的一般分析方法

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：

①了解帶電粒子在電場中運(yùn)動在技術(shù)上的應(yīng)用，體會物理與科技、生活的聯(lián)系激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

②嚴(yán)密的演繹推理，感悟理論研究須具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神

三、教學(xué)設(shè)想

1、教學(xué)的方法和手段：

本節(jié)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，以思維訓(xùn)練為主線。通過回顧物體的勻加速直線運(yùn)動和平拋運(yùn)動，使微觀粒子運(yùn)動的過程宏觀化；通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)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)。

四、學(xué)情分析

帶電粒子在場中的運(yùn)動（重力場、電場、磁場）問題，由于涉及的知識點(diǎn)眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，這里需要將幾個(gè)基本的運(yùn)動，即直線運(yùn)動中的加速、減速、往返運(yùn)動，曲線運(yùn)動中的平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動進(jìn)行綜合鞏固和加深，同時(shí)需要將力學(xué)基本定律，即牛頓第二定律、動量定理、動量守恒定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等進(jìn)行綜合運(yùn)用。

五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)

為了切實(shí)完成所定教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，對一些主要的教學(xué)環(huán)節(jié)采取了如下設(shè)想： 引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識點(diǎn)（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?（2）動能定理的表達(dá)式是什么?（3）靜電力做功公式？

一、帶電粒子在電場中加速的處理

正確研究運(yùn)動的前提是正確進(jìn)行受力分析。對于微觀粒子來講重力不計(jì)，學(xué)生第一次接觸。當(dāng)然忽略重力，這是微觀粒子在電場中的公共條件，也是研究這一類問題的前提條件。教師延伸拓展

對于常見的微觀粒子：質(zhì)子、電子、α粒子、正負(fù)離子等，其重力遠(yuǎn)小于電場力，在沒有特別說明或暗示的情況下，一般不計(jì)重力。

對于帶電實(shí)體：帶電的小球、液滴、塵埃等，其重力與電場力接近，在沒有特別說明或暗示的情況下，一般要考慮重力。為了更好的學(xué)習(xí)新知識，我們先通過習(xí)題回顧一下解題的方法

2、[習(xí)題]：一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在光滑的水平面上，在外力F=4N作用下，使物體向右運(yùn)動，當(dāng)運(yùn)動的位移為s=100m時(shí)，物體的速度是多大？

學(xué)生思考后讓學(xué)生在黑板寫出解題過程 解法一：用牛頓運(yùn)動定律來解 由F=ma變形可求a=F/m=4/2=2(m/s2)再由運(yùn)動學(xué)公式2as=vt2-v02代入數(shù)得 vt2=2as=400，解得vt=20（m/s）

解法二：用動能定理來解

外力做的功w=Fs=4×100=400(J)物體增加的動能Ek=mvt2/2 有動能定理可得：w=Ek 400= 2vt2/2 解得 vt=20（m/s）類比討論：帶電粒子在電場中的加速

若一個(gè)質(zhì)量為m帶正電荷q的粒子，在靜電力作用下由靜止從開始從正極向負(fù)極運(yùn)動。

1、粒子做什么運(yùn)動？

2、到負(fù)極時(shí)靜電力做的功？

3、到負(fù)極時(shí)的速度？

解:

1、粒子做勻加速直線運(yùn)動

2、Wab=quab

3、WAB=1/2mv2 即quab=1/2mv2 得

二、課堂練習(xí)

U +-

A．只適用于勻強(qiáng)電場中，v0＝0的帶電粒子被加速

B．只適用于勻強(qiáng)電場中，粒子運(yùn)動方向與場強(qiáng)方向平行的情況

C．只適用于勻強(qiáng)電場中，粒子運(yùn)動方向與場強(qiáng)方向垂直的情況

D．適用于任何電場中，v0＝0的帶電粒子被加速

2．如圖1，P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動．關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速率，下列說法正確的是 [ ]

A．兩板間距離越大，加速時(shí)間越長，獲得的速率就越大

B．兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大

C．與兩板間距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)

D．以上說法都不正確

三、課堂總結(jié)

四、作業(yè)布置

六、板書設(shè)計(jì)：

帶電粒子在電場中的運(yùn)動

(一)、帶電粒子的加速 由W=qU及動能定理：

W=△Ek=得：

2mv-0 2qU=到達(dá)另一板時(shí)的速度為：

mv 2 v=2qU m

七、課堂評價(jià)

本節(jié)課評價(jià)總體上以鼓勵為主，尋找學(xué)生的閃光點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的自信心，讓學(xué)生保持健康向上的心態(tài)，積極參與學(xué)習(xí)活動。為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。本著這一原則，這堂課主要從以下方面進(jìn)行評價(jià)：

1、觀察學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中表現(xiàn)的興趣、投入程度以及合作態(tài)度。

2、評價(jià)學(xué)生觀點(diǎn)的準(zhǔn)確性，邏輯性，拓展性。

3、評價(jià)是否善于發(fā)現(xiàn)問題，提出的問題是否合理，是否新穎，廣度與深度如何。

4、通過討論和課堂練習(xí)，評價(jià)學(xué)生知識遷移和舉例論證能力。

第五篇：帶電粒子在電場中的運(yùn)動說課稿[范文模版]

帶電粒子在電場中的運(yùn)動說課稿

作為一名辛苦耕耘的教育工作者，很有必要精心設(shè)計(jì)一份說課稿，借助說課稿可以有效提高教學(xué)效率。那么你有了解過說課稿嗎？下面是小編為大家整理的帶電粒子在電場中的運(yùn)動說課稿，歡迎閱讀與收藏。

尊敬的專家、親愛的同學(xué)們：

大家上午好！我是來自xxxx，我今天要說的課題是：“帶電粒子在電場中的運(yùn)動”。

學(xué)生已經(jīng)在必修1、2中學(xué)習(xí)了恒力作用下的勻變速直線運(yùn)動和平拋運(yùn)動；學(xué)習(xí)了選修3-1中靜電場的有關(guān)知識（課件）。通過對上述內(nèi)容的回顧引導(dǎo)學(xué)習(xí)將“帶電粒子在電場中的運(yùn)動”這節(jié)課的兩種運(yùn)動狀態(tài)——帶電粒子的加速和帶電粒子的偏轉(zhuǎn)與物體的自由落體運(yùn)動和平拋運(yùn)動進(jìn)行類比（課件），通過用類比法來學(xué)習(xí)本節(jié)課。

今天我從以下6個(gè)方面進(jìn)行說課（課件）。

1、教材分析

“帶電粒子在電場中的運(yùn)動”是高一選修3-1第一章靜電場的最后一節(jié)的內(nèi)容（課件），也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和靜電場中電場強(qiáng)度、電勢能和電勢、電勢差、電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系知識后才進(jìn)行編排的，是運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和電磁學(xué)第一次的綜合應(yīng)用。（課件）帶電粒子在電場中的運(yùn)動和后面將要學(xué)到的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動，對它們的研究是為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在電磁場的應(yīng)用奠定知識基礎(chǔ)。此外，“帶電粒子在電場中的運(yùn)動”的知識與人們的日常生活、生產(chǎn)技術(shù)和科研有著密切的關(guān)系，因此這部分知識有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

本節(jié)有兩個(gè)特點(diǎn)（課件），特點(diǎn)一是帶電粒子在電場中的運(yùn)動綜合了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、電磁學(xué)的知識，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力；特點(diǎn)二是注重理論與實(shí)際的結(jié)合，體現(xiàn)了從理論研究到實(shí)際應(yīng)用的科學(xué)發(fā)展之路，有助于增強(qiáng)學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐的意識。

2、教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了物理新課程的三維教學(xué)目標(biāo)：

（1）知識和技能

①理解電壓對帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn)的影響；

②能全面地描述帶電粒子在電場中運(yùn)動時(shí)電場力做的功和電勢能的變化之間的關(guān)系；

③了解帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的具體應(yīng)用。

（2）過程與方法

①對帶電粒子的加速，能用類比的方法，推導(dǎo)出帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度；

②對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)，能用類比的方法，結(jié)合例題2，逐步地推導(dǎo)出偏轉(zhuǎn)位移和偏轉(zhuǎn)角的表達(dá)式。

（3）情感態(tài)度和價(jià)值

①體會類比法在問題解決中的重要作用；

②結(jié)合回顧第5節(jié)“電勢差”中靜電力做功的求解方法即動能定理，讓學(xué)生體會動能定理的優(yōu)越性；

③通過列舉一些帶電粒子在電場中的運(yùn)動的應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的意識，發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲。

3、教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)

如果能抓住分析帶電粒子在電場中運(yùn)動的方法，也就把握了帶電粒子在電場中運(yùn)動的所有相關(guān)問題，所以在本節(jié)的教學(xué)中，（課件）要把分析帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)問題的方法作為教學(xué)的重點(diǎn)；充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，使教學(xué)的主體——學(xué)生能理解和掌握類比這種方法。

高一學(xué)生的思維具有單一性、定勢性，他們習(xí)慣于分析純運(yùn)動學(xué)、純動力學(xué)或純電磁學(xué)的問題，對帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)的問題，學(xué)生普遍會感到有些困難，它的運(yùn)動過程雖然比較簡單但綜合了運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和電磁學(xué)的知識，（課件）因此帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題是教學(xué)的難點(diǎn)。

4、教學(xué)方法

根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，采用的教學(xué)方法是：（課件）以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以引導(dǎo)學(xué)生的思考活動為主線，在整個(gè)教學(xué)活動中貫穿教為主導(dǎo)，學(xué)為主體的教學(xué)思想。

本節(jié)課運(yùn)用類比的方法來引導(dǎo)學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識，提高學(xué)生的知識遷移能力和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。教學(xué)中注重引導(dǎo)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生將已學(xué)知識和新知識進(jìn)行聯(lián)系。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生能用已有知識分析問題、解決問題，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

5、教學(xué)程序

從以上分析，教學(xué)中掌握知識為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下教學(xué)程序：

引入新課（這部分教學(xué)大約需要5min）

通過復(fù)習(xí)放入靜電場中的電荷，由于受到靜電力的作用而移動，使學(xué)生明確電場對放入其中的電荷具有加速的作用。進(jìn)一步提問問題：帶電粒子放入勻強(qiáng)電場中又會怎樣？由此引入課題。

新課教學(xué)

新課教學(xué)有三大知識塊：帶電粒子的加速、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)、示波器的原理。

在講第一個(gè)知識塊“帶電粒子的加速”之前，首先讓學(xué)生計(jì)算電子在電場中所受的重力為什么可以忽略不計(jì)，加深學(xué)生對電子在電場中的重力忽略不計(jì)的理解。

在講帶電粒子加速時(shí)，教師通過演示粉筆的自由落體運(yùn)動，引導(dǎo)學(xué)生思考物體的自由落體運(yùn)動與帶電粒子的加速有什么相似之處？通過學(xué)生的回答，引導(dǎo)學(xué)生將帶電粒子加速與物體的自由落體運(yùn)動進(jìn)行類比，讓學(xué)生使用自己能想到的所有可行方法去推導(dǎo)帶電粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。一開始可能很多學(xué)生傾向于直接用運(yùn)動學(xué)公式求解，接著教師引導(dǎo)學(xué)生從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)，結(jié)合回顧第5節(jié)“電勢差”中靜電力做功的求解方法，探討能量視角的方法即動能定理，讓學(xué)生體會動能定理這種方法的優(yōu)越性。為了讓學(xué)生全面了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動即帶電粒子在電場中的運(yùn)動也存在考慮重力的情況，比如帶電小球在電場中平衡的問題（課件），小球所受的重力跟電場力可以比擬，在這種情況下，重力就必須考慮了；還有考慮重力的帶電油滴的巧妙應(yīng)用——密立根實(shí)驗(yàn)（課件），教師通過介紹密立根實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體會建立物理模型的重要現(xiàn)實(shí)意義。為了讓學(xué)生感受物理科學(xué)在生活中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，這時(shí)教師可以用多媒體投影生活中帶電粒子在電場中加速的應(yīng)用實(shí)例。

第二知識塊：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)。為了讓學(xué)生更加直觀的體會帶電粒子的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，加深學(xué)生對帶電粒子的偏轉(zhuǎn)的理解，教師可以通過自制的教具來演示帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（課件）。演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生回憶曲線運(yùn)動的條件，并提問學(xué)生帶電粒子的偏轉(zhuǎn)與物體的平拋運(yùn)動有什么相似之處？通過學(xué)生地回答，教師引導(dǎo)學(xué)生將帶電粒子的偏轉(zhuǎn)與平拋運(yùn)動進(jìn)行類比，然后用分析平拋運(yùn)動的方法分析例題2。對例題2先進(jìn)行受力分析，然后再進(jìn)行運(yùn)動的合成與分解，分解成水平方向上的勻速直線運(yùn)動和豎直方向上的類自由落體運(yùn)動，通過以上分析來解例題2。為了讓學(xué)生全面了解帶電粒子在電場中可能的運(yùn)動情況，即帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動時(shí)，若初速度與電場強(qiáng)度方向不垂直，有一定的夾角（課件），提問學(xué)生帶電粒子將做什么運(yùn)動？接下來讓學(xué)生將重力場和靜電場進(jìn)行比較，（課件）如從加速度出發(fā)，讓學(xué)生明確靜電場和重力場不僅有相似之處，還有區(qū)別。

第三個(gè)知識點(diǎn)：示波器的原理。教師通過講解示波管中掃描電壓的作用，來講解示波器的原理，教學(xué)中可以用在機(jī)械振動中演示過的沙擺實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行比喻。因?yàn)橐郧皩W(xué)生做過沙擺這個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以這樣比喻學(xué)生比較容易理解。

到此新課已經(jīng)結(jié)束，教師留出幾分鐘的時(shí)間讓學(xué)生自評（課件）。

自評和布置作業(yè)（這部分教學(xué)需要5min）

通過自評了解學(xué)生這節(jié)課的學(xué)習(xí)情況，并對學(xué)生進(jìn)行合理的評價(jià)。

教師布置作業(yè)：通過讓學(xué)生收集這節(jié)課所學(xué)知識在生產(chǎn)和生活中有關(guān)的應(yīng)用實(shí)例，發(fā)布到校園網(wǎng)上，以實(shí)現(xiàn)資源共享或形成書面文字，同學(xué)之間進(jìn)行交流討論。

6、結(jié)語

（課件）總之，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)中，定位于引導(dǎo)式教學(xué)，注重學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，通過類比的方法在原有知識的基礎(chǔ)上建構(gòu)新知識。

整個(gè)教學(xué)過程是這樣設(shè)計(jì)的，但在實(shí)際課堂上還要根據(jù)當(dāng)時(shí)的情景、學(xué)生反饋的信息、突發(fā)事件等不斷調(diào)控，以達(dá)到設(shè)計(jì)思想、方法、手段與學(xué)生實(shí)際的融合，充分發(fā)揮師生在課堂上的主導(dǎo)和主體作用，取得最佳的教學(xué)效益。

一、教材的分析與處理：

1地位和作用：

本節(jié)是高中物理甲種本第二冊第六章的`第十一節(jié)。電場是電學(xué)的基本知識，是學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。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。在教學(xué)大綱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(yùn)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(shí)際問題的能力，同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動打下基礎(chǔ)。

2．教材的安排與編者意圖：

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(yùn)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(yùn)動和力的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

3．學(xué)生基礎(chǔ)：

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，考慮我們的學(xué)生基礎(chǔ)比較好，理解接受能力比較強(qiáng)，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

4．教學(xué)目標(biāo)：

根據(jù)教學(xué)大綱和考試說明的要求，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)制定如下目標(biāo)：

⑴知識上：理解并掌握帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理；

⑵能力上：培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、表達(dá)及應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。

5．教材的處理：

以演示實(shí)驗(yàn)設(shè)疑，引入新課；通過微機(jī)模擬結(jié)合理論分析，講授知識。

重點(diǎn)讓學(xué)生清楚帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理，這是本節(jié)內(nèi)容的中心。由于帶電粒子的偏轉(zhuǎn)是曲線運(yùn)動，比較復(fù)雜，學(xué)生理解起來有一定的困難，故作為本節(jié)的難點(diǎn)，通過類比重力場中的平拋運(yùn)動突破難點(diǎn)。

二、教學(xué)設(shè)想：

1．教學(xué)的方法和手段：

本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學(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(shí)驗(yàn)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(yùn)動，使微觀粒子運(yùn)動的過程宏觀化；通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)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(jì)算機(jī)、大屏幕投影等現(xiàn)代化手段，既節(jié)約了時(shí)間，又提高了效率。

2.學(xué)法指導(dǎo)：

根據(jù)學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)和學(xué)生的實(shí)際接受能力及心理特點(diǎn)：

⑴通過引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題；

⑵通過問題的討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力；

⑶通過鞏固練習(xí)加深對知識規(guī)律的消化理解；

⑷讓學(xué)生用已有的知識演繹推理、歸納總結(jié)出新的規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移能力。

3．教學(xué)程序設(shè)計(jì)：

為了切實(shí)完成所定教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，對一些主要的教學(xué)環(huán)節(jié)采取了如下設(shè)想：

⑴以演示實(shí)驗(yàn)設(shè)疑，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，引入新課。

介紹電子束演示儀，并說明只有高速帶電的粒子（電子）轟擊管內(nèi)惰性氣體發(fā)光，才能看到電子的徑跡。學(xué)生會對電子如何獲得速度產(chǎn)生疑問，通過控制電子束的偏轉(zhuǎn)方向，學(xué)生又會對這一目的的如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生疑惑，從而強(qiáng)烈地激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，進(jìn)而提出課題。約3分鐘。

⑵在新課教學(xué)中，以微機(jī)模擬與問題探討想結(jié)合進(jìn)行理論分析，使學(xué)生由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。

①.以微機(jī)演示電子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的全過程，讓學(xué)生觀察分析：電子運(yùn)動的全過程可以分為那幾個(gè)階段？在每一階段電子各做什么運(yùn)動?這樣可以使學(xué)生先在整體上對帶電粒子運(yùn)動的全過程有清晰的脈絡(luò)，有助于局部過程的分析。

②.以微機(jī)演示電子在加速電場中的運(yùn)動，讓學(xué)生思考如何求電子射出加速電場時(shí)的速度？并進(jìn)行推導(dǎo)。使學(xué)生認(rèn)識到在勻強(qiáng)電場中可以根據(jù)牛頓定律和動能定理求速度，同時(shí)指出應(yīng)用能量的觀點(diǎn)研究加速問題比較簡單，動能定理也適用于非勻強(qiáng)電場。從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。

③.以微機(jī)演示電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動，并引導(dǎo)學(xué)生觀察思考：①電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運(yùn)動與物體在重力場中的平拋運(yùn)動有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？②如何類比重力場中的平拋運(yùn)動來分析帶電粒子的偏轉(zhuǎn)？這樣的引導(dǎo)之后學(xué)生自然會找到解決問題的方法，從而突破了難點(diǎn)，也培養(yǎng)了學(xué)生對知識的遷移能力。同時(shí)滲透事物之間普遍聯(lián)系的辨證唯物主義思想。

④.在上述理論分析的前提下，讓學(xué)生動手動筆推導(dǎo)側(cè)向速度V┸,側(cè)向位移y及偏轉(zhuǎn)角Ф的表達(dá)式。使學(xué)生清楚知識的來龍去脈，加深記憶，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

⑤.引導(dǎo)學(xué)生分組討論：如何改變電子射出加速電場時(shí)的速度、電子射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的側(cè)向位移及偏轉(zhuǎn)角的大小？進(jìn)一步對加速和偏轉(zhuǎn)的原理深化理解，充分挖掘?qū)W生潛能。

⑥.用電子束演示儀驗(yàn)證理論分析的正確性，使學(xué)生由理性認(rèn)識回到實(shí)踐中來。

⑶設(shè)置聯(lián)系加速和偏轉(zhuǎn)的全過程的問題進(jìn)行鞏固練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用新知綜合分析問題解決問題的能力，同時(shí)進(jìn)行知識反饋。

⑷小結(jié)：設(shè)置問題1：我們怎樣實(shí)現(xiàn)對帶電粒子的控制？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識小結(jié)；設(shè)置問題2：學(xué)習(xí)帶電粒子在電場中運(yùn)動的目的是什么？理論聯(lián)系實(shí)際，培學(xué)生開拓意識和創(chuàng)新精神。

⑸布置作業(yè)：以鞏固知識，豐富學(xué)生知識面為目的，同時(shí)減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，作業(yè)為課后1、3題，并要求學(xué)生查閱有關(guān)帶電粒子加速和偏轉(zhuǎn)應(yīng)用的科普文章。

4．板書設(shè)計(jì)：綱要式板書，力求條理清晰，體現(xiàn)中心內(nèi)容，突出重點(diǎn)。

三、說課板書：（含時(shí)間分配）

全過程

實(shí)驗(yàn)引題——微機(jī)模擬加速規(guī)律得出——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——鞏固練習(xí)。

教學(xué)分析：

學(xué)習(xí)任務(wù)分析：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中的運(yùn)動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題。帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)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中的受力分析，能量轉(zhuǎn)化，運(yùn)動合成與分解等諸多知識點(diǎn)，要求學(xué)生具有運(yùn)用電學(xué)知識和力學(xué)知識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)。

學(xué)生情況分析：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，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

教學(xué)目標(biāo)：

1、學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場中運(yùn)動時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。

2、理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動．

3、掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)

4、培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識對具體問題進(jìn)行具體分析的能力

5、通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的意志品質(zhì)

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。

教法學(xué)法：

1、類比必修2中學(xué)過的平拋運(yùn)動的規(guī)律得出初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動——類平拋運(yùn)動的規(guī)律

2、讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學(xué)的研究方法

3.教法學(xué)法分析：

本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學(xué)方法，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，思維訓(xùn)練為主線。通過電腦課件模擬帶電粒子運(yùn)動，使微觀粒子運(yùn)動的過程宏觀化；通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)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)。

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)會自主學(xué)習(xí)，自主探究，體會成功的目的。基于以上設(shè)計(jì)思想，本節(jié)課在多媒體教室進(jìn)行，教師機(jī)通過控制平臺可以將相關(guān)教學(xué)資源通過投影儀展示在大屏幕上。

教學(xué)程序：

（一）引入新課

通過思考與討論讓學(xué)生進(jìn)行自主訓(xùn)練，分析總結(jié)得出帶電粒子的加速運(yùn)動規(guī)律，進(jìn)而引入新課。

（二）新課教學(xué)

1、帶電粒子的加速

通過練習(xí)2引導(dǎo)學(xué)生用兩種方法分析粒子被加速，分析得出用動能定理解題簡便，再講解例題1深入探究帶電粒子的加速問題。

2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

通過練習(xí)3讓學(xué)生類比學(xué)過的平拋運(yùn)動的規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)得出初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動——類平拋運(yùn)動的規(guī)律。讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)，自主探究，再講解例題2恰當(dāng)點(diǎn)撥學(xué)生分析問題的方法思路從而突破重點(diǎn)難點(diǎn)。通過學(xué)生的主動探求，培養(yǎng)并提高學(xué)生的分析、歸納、綜合的能力。

（三）課堂小結(jié)

一、帶電粒子的加速

1、動力學(xué)觀點(diǎn)

2、能量觀點(diǎn)

二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)——類平拋運(yùn)動

1、垂直電場方向: 做勻速直線運(yùn)動

2、平行電場方向:做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動

帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動，跟重物在重力場中的運(yùn)動相似(有時(shí)像自由落體運(yùn)動，有時(shí)像拋體運(yùn)動，依初速度是否為0而定)，但有區(qū)別.