第一篇：2015屆高中物理 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動教學過程一 新人教版選修3-1

第9節(jié)、帶電粒子在電場中的運動

新課教學過程一

進行新課

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動方向該怎么辦?（相關知識鏈接：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）

學生探究活動：結合相關知識提出設計方案并互相討論其可行性。學生介紹自己的設計方案。

師生互動歸納：（教師要對學生進行激勵評價）

方案1：v0=0，僅受電場力就會做加速運動，可達到目的。

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

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

學生活動：結合圖示動手推導，當v0=0時，帶電粒子到達另一板的速度大小。（教師抽查學生的結果展示、激勵評價）教師點撥拓展：

方法一：先求出帶電粒子的加速度：a=再根據(jù)vt-v0=2ad 2

2qU md可求得當帶電粒子從靜止開始被加速時獲得的速度為：vt=2?qU?d?md2qU m方法二：由W=qU及動能定理：W=△Ek=

mv-0 2得：qU=12mv 2到達另一板時的速度為：v=2qU.m深入探究：

（1）結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）討論各方法的實用性。

（2）若初速度為v0（不等于零），推導最終的速度表達式。學生活動：思考討論，列式推導（教師抽查學生探究結果并展示）教師點撥拓展：

（1）推導：設初速為v0，末速為v，則據(jù)動能定理得qU=

1212

mv-mv0 22所以v=v0?22qU2Uq（v0=0時，v=）

mm方法滲透：理解運動規(guī)律，學會求解方法，不去死記結論。（2）方法一：必須在勻強電場中使用（F=qE，F(xiàn)為恒力，E恒定）

方法二：由于非勻強電場中，公式W=qU同樣適用，故后一種可行性更高，應用程度更高。

實例探究：課本例題1 第一步：學生獨立推導。第二步：對照課本解析歸納方法。

第三步：教師強調(diào)注意事項。（計算先推導最終表達式，再統(tǒng)一代入數(shù)值運算，統(tǒng)一單位后不用每個量都寫，只在最終結果標出即可）

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電場中． 問題討論：

（1）分析帶電粒子的受力情況。

（2）你認為這種情況同哪種運動類似，這種運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動的研究方法嗎? 學生活動：討論并回答上述問題：

（1）關于帶電粒子的受力，學生的爭論焦點可能在是否考慮重力上。

教師應及時引導：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。

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電場時，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動，類似于力學中的平拋運動，平拋運動的研究方法是運動的合成和分解。

（3）帶電粒子垂直進入電場中的運動也可采用運動的合成和分解的方法進行。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動。深入探究：如右圖所示，設電荷帶電荷量為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動的時問t。（2）粒子運動的加速度。（3）粒子受力情況分析。

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

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

粒子在電場中的運動時間t=L v0加速度a=Eq=qU/md m121UqL2qL2豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：y=at=?()?U.222mdv02mv0d粒子離開電場時豎直方向的速度為v1=at=

UqL

mdv0 4

2速度為：v=v12?v0?(UqL22)?v0mdv0v1qLqL?U???arctanU.22v0mv0dmv0d粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ為：tanθ=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），那么上面的結果又如何呢?（y，θ）

學生探究活動：動手推導、互動檢查。（教師抽查學生推導結果并展示：

ULUL2結論：y= θ=arctan與q、m無關。

2U1d4U1d3、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機內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。學生活動：觀察示波器的現(xiàn)象。閱讀課本相關內(nèi)容探究原因。教師點撥拓展，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：

-yy'-xx'+--v0= 電子槍中的燈絲K發(fā)射電子，經(jīng)加速電場加速后，得到的速度為：

++ 2qU1 mθ

如果在偏轉(zhuǎn)電極yy?上加電壓電子在偏轉(zhuǎn)電極yy?的電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)．離開偏轉(zhuǎn)電極yy?后沿直線前進，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

qLqL2因為y= tan??U U22mv0d2mv0dLqLqLLqL2所以y?=·U+L·=·U=（L+）tanθ U(L?)22222mv0dmv0d2mv0d如果U=Umax·sinωt則y?=y?max·sinωt

學生活動：結合推導分析教師演示現(xiàn)象。課堂總結、點評

教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。

學生活動：認真總結概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知 6

識框架。

實例探究

帶電粒子在電場中加速

【例1】如圖所示，在點電荷+Q的電場中有A、B兩點，將質(zhì)子和α粒子（氦的原子核）分別從A點由靜止釋放到達B點時，它們的速度大小之比為多少? 解析：質(zhì)子和α粒子都是正離子，從A點釋放將受電場力作用加速運動到B點。設AB兩點間的電勢差為U，由動能定理有

對質(zhì)子：12mHvH?qHU 212m?v??q?U 2對α粒子：∴qHm?vH1?42 ???v?q?mH2?11說明：該電場為非勻強電場，帶電粒子在AB間的運動為變加速運動，不可能通過力和加速度的途徑解出該題。但注意到電場力做功W=qU這一關系對勻強電場和非勻強電場都適用，因此從能量的觀點入手由動能定理來求解該題。

帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)

【例2】一束電子流在經(jīng)U=5000 V的加速電壓加速后，在距兩極板等距處垂直進入平行板間的勻強電場，如圖所示，若兩板間距d=1.0 cm，板長l=5.0 cm，那么，要使電子能從平行板間飛出，兩個極板上最多能加多大電壓? 解析：在加速電壓一定時，偏轉(zhuǎn)電壓U′越大，電子在極板間的偏距就越大。當偏轉(zhuǎn)電壓大到使電子剛好擦著極板的邊緣飛出，此時的偏轉(zhuǎn)電壓，即為題目要求的最大電壓。

加速過程，由動能定理得 eU?12mv0 ① 2進入偏轉(zhuǎn)電場，電子在平行于板面的方向上做勻速運動

l=v0t ②

在垂直于板面的方向做勻加速直線運動，加速度

a?偏距 y?FeU??③ mdm

12at④ 2

能飛出的條件為 y≤解①～⑤式得

d ⑤ 22Ud22?5000?(1.0?10?2)22U′≤2?V=4.0×10 V ?22l(5.0?10)即要使電子能飛出，所加電壓最大為400 V 說明：（1）此題是一個較典型的帶電粒子先加速再偏轉(zhuǎn)的題目。通過該題要認真體會求解這類問題的思路和方法，并注意解題格式的規(guī)范化。

（2）粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對應著同一臨界狀態(tài)——“擦邊球”。根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來確定極值，也是求解極值問題的常用方法。

力電綜合問題

【例3】如圖所示，帶負電的小球靜止在水平放置的平行板電容器兩板間，距下板0.8 cm，兩板間的電勢差為300 V。如果兩板間電勢差減小到60 V，則帶電小球運動到極板上需多長時間? 解析：取帶電小球為研究對象，設它帶電量為q，則帶電小球受重力mg和電場力qE的作用。

當U1＝300 V時，小球平衡：mg?qU1 ① d當Ｕ2＝60 V時，帶電小球向下板做勻加速直線運動：

mg?qU2?ma ② d 8

又 h?12at ③ 2由①②③得：t?2U1h?(U1?U2)g2?0.8?10?2?300－s=4.5×10 s

(300?60)?10說明：這是一道典型的力學綜合題，涉及力的平衡、牛頓第二定律及勻變速運動的規(guī)律等知識。復習好力學知識，是求解加速和偏轉(zhuǎn)問題的前提。

課后作業(yè)

1、書面完成課本“問題與練習”第3、4、5題；思考并回答第1、2題。

2、課下閱讀課本36頁和7頁“科學足跡”和“科學漫步”中的兩篇文章。板書設計：

1、帶電粒子的加速

2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

3、示波管的原理

教學體會

本節(jié)知識與力學知識聯(lián)系很緊，在講解本節(jié)內(nèi)容之前要復習一下有關的知識，以產(chǎn)生知識的遷移，由于帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的公式較復雜，所以在教學中要使學生在學習中掌握解題的思維和方法，而不是記公式。

第二篇：高中物理《帶電粒子在電場中的運動》說課稿

<<帶電粒子在電場中的運動>> 說課稿

一、教材的分析

1、地位和作用：

本節(jié)是高中物理課本選修3-1第一章第八節(jié)的內(nèi)容。電場是電學的基本知識，是學好電磁學的關鍵。本節(jié)是本章知識的重要應用之一，是力學知識和電學知識的綜合。在教學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)知識的學習，學生能夠把電場知識和牛頓定律、動能定理、運動的合成與分解等力學知識有機地結合起來，加深對力、電知識的理解，有利于培養(yǎng)學生用物理規(guī)律解決實際問題的能力，同時也為以后學習帶電粒子在磁場中的運動打下基礎。

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動，研究了帶電粒子在勻強電場中的偏轉(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)，使學生進一步掌握運動和力的關系，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。

二．【教學目標】

知識與能力

1、理解帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律，并能分析和解決加速和偏轉(zhuǎn)方面的問題。

2、知道示波管的基本原理。

3、讓學生動腦（思考）、動筆（推導）、動手（實驗）、動口（討論）、動眼（觀察）、動耳（傾聽），培養(yǎng)學生的多元智能。

過程與方法

1、通過復習自由落體運動規(guī)律，由學生自己推導出帶電粒子在勻強電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律。

2、通過由淺入深、層層推進的探究活動，讓學生逐步了解示波管的基本原理。

3、使學生進一步發(fā)展“猜想－實驗－理論”的科學探究方法，讓學生主動思維，學會學習。

情感態(tài)度與價值觀

1、通過理論分析與實驗驗證相結合，讓學生形成科學世界觀：自然規(guī)律是可以理解的，我們要學習科學，利用科學知識為人類服務。

2、利用帶電粒子在示波管中的藍色輝光、示波器上神奇變換的波形，展現(xiàn)科學現(xiàn)象之美，激發(fā)學生對自然科學的熱愛。三．重點 難點

重點讓學生清楚帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)的原理的有關規(guī)律，這是本節(jié)內(nèi)容的中心。由于帶電粒子的偏轉(zhuǎn)是曲線運動，比較復雜，學生理解起來有一定的困難，是本節(jié)的難點，通過類比重力場中的平拋運動突破難點。

四、教法 學法：

1．教學的方法

分析討論探究 學生分組討論 2.學法指導：

實驗 討論

五、教學過程：

為了切實完成所定教學目標，充分發(fā)揮學生的主體作用，對一些主要的教學環(huán)節(jié)采取了如下設想：

⑴以演示實驗設疑，創(chuàng)設學習情景，激發(fā)學習興趣，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，學生又會對這一目的的如何實現(xiàn)產(chǎn)生疑惑，從而強烈地激發(fā)了學生的求知欲望，進而提出課題。約3分鐘。

⑵在新課教學中，以微機模擬與問題探討想結合進行理論分析，使學生由感性認識上升到理性認識。

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

②.以微機演示電子在加速電場中的運動，讓學生思考如何求電子射出加速電場時的速度？并進行推導。使學生認識到在勻強電場中可以根據(jù)牛頓定律和動能定理求速度，同時指出應用能量的觀點研究加速問題比較簡單，動能定理也適用于非勻強電場。從而培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，進一步養(yǎng)成科學思維的方法。

③.以微機演示電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動，并引導學生觀察思考：①電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動與物體在重力場中的平拋運動有什么相同點和不同點？②如何類比重力場中的平拋運動來分析帶電粒子的偏轉(zhuǎn)？這樣的引導之后學生自然會找到解決問題的方法，從而突破了難點，也培養(yǎng)了學生對知識的遷移能力。同時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，讓學生動手動筆推導側(cè)向速度V┸,側(cè)向位移y及偏轉(zhuǎn)角Ф的表達式。使學生清楚知識的來龍去脈，加深記憶，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。

⑤.引導學生分組討論：如何改變電子射出加速電場時的速度、電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)向位移及偏轉(zhuǎn)角的大小？進一步對加速和偏轉(zhuǎn)的原理深化理解，充分挖掘?qū)W生潛能。

⑥.用電子束演示儀驗證理論分析的正確性，使學生由理性認識回到實踐中來。

⑶設置聯(lián)系加速和偏轉(zhuǎn)的全過程的問題進行鞏固練習，培養(yǎng)學生應用新知綜合分析問題解決問題的能力，同時進行知識反饋。

⑷小結：設置問題1：我們怎樣實現(xiàn)對帶電粒子的控制？引導學生進行知識小結；設置問題2：學習帶電粒子在電場中運動的目的是什么？理論聯(lián)系實際，培學生開拓意識和創(chuàng)新精神。

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

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

三、說課板書：

第三篇：1.9 帶電粒子在電場中運動 教案 (人教版選修3-1)

第九節(jié) 帶電粒子在電場中的運動

三維目標

知識與技能

1.讓學生掌握帶電粒子在電場中做勻變速直線運動一類問題的解題技巧； 2.讓學生掌握帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的基本規(guī)律；

3.讓學生掌握帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)一類問題的基本解題技巧； 4.讓學生掌握示波管的基本原理。過程與方法

1.由一般的勻變速直線運動過渡到帶電粒子在電場中的勻變速直線運動，讓學生學會知識的遷移；

2.由一般的平拋運動過渡到一般的類平拋運動，再過渡到帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的類平拋運動，讓學生掌握知識遷移的方法。情感、態(tài)度和價值觀

通過一般勻變速直線運動與帶電粒子在電場中的勻變速直線運動的聯(lián)系，以及一般平拋運動與一般類平拋運動、帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的類平拋運動的聯(lián)系，揭示世界是普遍聯(lián)系在一起的唯物主義哲學觀點。教學重點

1.帶電粒子在電場中的勻變速直線運動； 2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)——類平拋運動。教學難點

帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)——類平拋運動 教學方法

講解、提問、類比、練習課時安排

1課時 教學過程 【新課導入】

師：高一時，我們學習了勻變速直線運動和平拋運動。勻變速直線運動是受到一個方向與速度方向在一條直線上的恒力，但不確定恒力是什么力；平拋運動是受到一個方向與速度方向垂直的重力，這個重力也是恒力。那么，今天，我想問一下大家，勻變速直線運動中的恒力，能不能是什么具體的力，比如說勻強電場的電場力；平拋運動中重力，能不能改成其他的力，比如說改成勻強電場的電場力？ 生：（思考）

師：這就是我們今天要講的《帶電粒子在電場中的運動》。【板書】

第九節(jié)

帶電粒子在電場中的運動 【新課教學】

師：首先，告訴大家一個常識，就是基本帶電粒子在一般情況下所受的重力遠遠小于它所受的靜電力，所以，對于基本帶電粒子在電場中運動的問題，一般忽略其重力，只考慮它所受的電場力。下面大家看下面幾個問題：

例

1、一個質(zhì)量為m的小球，在光滑的水平桌面上，受一恒力F作用，從靜止開始運動，前進距離d，求其末速度為多大？

例

2、如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U，兩板間距d，兩板間有一個帶正電荷q的帶電粒子，質(zhì)量為m，它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負極板運動，到達負極板時的速度有多大？（不考慮帶電粒子的重力）

師：大家看這兩個問題，首先分析一下，這兩個問題中質(zhì)點所受到的力是否具有相同的特征？ 如果具有相同的特征，他們相同的特征是什么？

生甲：具有相同的特征，他們相同的特征是都受到大小方向都不變的恒力。

師：再分析一下，這兩個問題中質(zhì)點的運動特征是否相同？如果相同，那么他們都屬于哪一類型的運動？

生乙：運動特征相同，他們都是初速度為零的勻加速直線運動。師：既然如此，那么，這兩個問題能不能用同一種方法解決呢？ 生丙：可以用同一種方法解決。

師：請用同一種方法——動能定理的方法解決。生丁：總功w=Fd，動能增量為Δ

=

1m2-0,依據(jù)動能定理，有w=Δ,所以Fd=

1m2-0,所以v=.對于第二個問題，F(xiàn)=Eq,且E=,所以F=,代入v的結果中，最終v=.師：所以這兩個問題是相通的，同時可以看出，具有相同特征的問題可以用相同或相類似的方法解決。當然，第二個問題也有自己的特點，那就是這個問題中的功也可以直接求出為w=qU,再利用w=Δ和Δ=

1m2-0可得qU=

1m2,所以v=.師：所以，帶電粒子在電場中的做勻變速直線運動的問題，完全可以用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，只要注意：（1）F=Eq；（2）E=；(3)w=qU.【板書】

一． 帶電粒子在電場中做勻變速直線運動

1.用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，注意：

（1）F=Eq；（2）E=；(3)w=qU.2.v=.師：下面，我們再看這三個問題： 例3.一物塊，質(zhì)量為m，以初速（1）下落高度h為多少？（2）落地時豎直分速度

為多大？

平拋，落地時，水平射程為L,求：

（3）末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？ 例4.一物塊，質(zhì)量為m，在光滑水平面上以初速運動到桌邊時，向東前進了L,求：（1）向南前進的距離h為多少？（2）到桌邊時向南的分速度

為多大？

向東前進，與此同時受一向南的恒力F,（3）末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？ 例5.一質(zhì)子，質(zhì)量為m，電量為q以初速

從平行板電容器中央水平射入，平行板長為L,兩板間電壓為U,板間距為d.求：

（1）質(zhì)子射出兩板間時，沿電場方向的偏移量h為多少？（2）射出時質(zhì)子沿電場方向的分速度

為多大？

（3）射出時末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？ 師：大家看這三個問題，首先分析一下，這三個問題中質(zhì)點所受到的力是否具有相同的特征？如果具有相同的特征，他們相同的特征是什么？

生甲：具有相同的特征，他們相同的特征是都受到大小方向都不變的恒力，且恒力方向都與初速度方向相垂直。

師：再分析一下，這三個問題中質(zhì)點的運動特征是否相同？如果相同，那么他們都屬于哪一類型的運動？

生乙：運動特征相同，他們都是平拋運動或與平拋運動具有相同特征的運動。

師：這種運動特征與平拋運動相同的運動我們一般稱為類平拋運動，所以，帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運動的一種是類平拋運動。

師：那么，根據(jù)前面的結論，這三題的解法應是相同的或相似的。師：根據(jù)平拋運動的知識，他們相同或相似的解法是什么？

生甲：在第一題中，t=，h=

1g，所以h=2；=gt，所以=g；=，所以，；對于第二題，加速度不再是特殊的g，而是普通的a，且a=，所以只需要將上一題中的g全部換成就行了。即：h=，=，=；第三題中，與第代入第二題的結果中二題不同的是力F為電場力Eq，而E=，所以力F=，只需將F=就可以了，即：h=，=，=.師：下面我們總結一下這里可以得出的結論：

（1）帶電粒子以垂直與勻強電場的初速度

射入勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動是類平拋運動，可以用與平拋運動相似的規(guī)律和方法解題。注意，相當于平拋運動中重力的是勻強電場的電場力，相當于重力加速度g的加速度是由勻強電場的電場力產(chǎn)生的加速度a=

=

=

；

quL2（2）在電場力方向的偏移量為h= 22mdv（3）末速度在電場力方向的分量為=；

（4）末速度與初速度方向的夾角的正切為【板書】

二． 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 1.帶電粒子以垂直與勻強電場的初速度

=.射入勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動是類平拋運動，可以用與平拋運動相似的規(guī)律和方法解題，注意，相當于平拋運動中重力的是勻強電場的電場力，相當于重力加速度g的加速度是由勻強電場的電場力產(chǎn)生的加速度a=

=

=

；

quL22.在電場力方向的偏移量為h= 22mdv3.末速度在電場力方向的分量為=；

4.末速度與初速度方向的夾角的正切為=.師：從前面這兩大類問題的解題規(guī)律和技巧的得到過程，可以看出：這個世界有很多東西是普遍聯(lián)系在一起的。那么剛才這些規(guī)律有什么運用呢？ 師：建立在帶電粒子在電場中的勻變速直線運動和帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)這兩類問題為基礎的原理上的一種實驗儀器是示波管或稱示波器。這是這些規(guī)律的一種運用。下面我們來看看它。

師：如圖甲，是示波器的原理圖。

師：在電子槍中，是一個加速電場，即讓電子以為零的初速做勻加速直線運動，從而進入偏轉(zhuǎn)電極之間時有一個初速.而X-和Y-兩個偏轉(zhuǎn)電極中，實際上是水平方向和豎直方向兩個偏轉(zhuǎn)電場，可以讓電子在其中發(fā)生水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)，也就是做水平方向和豎直方向的類平拋運動。如果，沒有兩個偏轉(zhuǎn)電場，則電子將沿直線打到熒光屏上的中心O點。當有X-方向的偏轉(zhuǎn)電場時，且X-電極接正向電壓，由于X高電勢，電子將向X方

電極接負向電壓，由于方向偏移。當有Y-高電向偏移，打在熒光屏上的位置就會向X方向偏移；如果X-勢，電子將向電場時，且Y-方向偏移，打在熒光屏上的位置就會向

方向的偏轉(zhuǎn)電極接正向電壓，由于Y高電勢，電子將向Y方向偏移，打在熒光屏上的電極接負向電壓，由于

高電勢，電子將向

方向偏移，位置就會向Y方向偏移；如果Y-打在熒光屏上的位置就會向

方向偏移。電子打在哪個地方，那個地方就會出現(xiàn)一個亮斑。所以電子打在熒光屏上的位置發(fā)生移動，亮斑就會相應的移動，從而形成相應的圖像。師：示波器上一般有兩個信號輸入端口，一個X-如上圖中的丙所示；另一個是Y-輸入，一般接儀器自身鋸齒狀掃描電壓，輸入，一般外接要顯示波形的信號源電壓，比如要顯示正弦交流電的波形，就接正弦交流電壓，如上圖中的乙所示。

師：下面我們用描點作圖法解說一下正弦交流電壓波形是如何顯示出來的。師：（用描點作圖法，在黑板上描點作圖，解釋示波器如何顯示正弦交流電壓波形。）【板書】

三． 示波器的原理 師：（帶領學生回顧本節(jié)重點）布置作業(yè)

課本問題與練習第1、2、3、4題 板書設計

第九節(jié)

帶電粒子在電場中的運動

一．帶電粒子在電場中做勻變速直線運動

1.用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，注意：

（1）F=Eq；（2）E=；(3)w=qU.2.v=.二．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 1.帶電粒子以垂直與勻強電場的初速度

射入勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動是類平拋運動，可以用與平拋運動相似的規(guī)律和方法解題，注意，相當于平拋運動中重力的是勻強電場的電場力，相當于重力加速度g的加速度是由勻強電場的電場力產(chǎn)生的加速度a=

=

=

；

quL22.在電場力方向的偏移量為h=

2mdv23.末速度在電場力方向的分量為=；

4.末速度與初速度方向的夾角的正切為三．示波器的原理

=.

第四篇：帶電粒子在電場中的運動教學設計（通用）

帶電粒子在電場中的運動教學設計（通用5篇）

作為一名默默奉獻的教育工作者，時常需要用到教學設計，教學設計是一個系統(tǒng)化規(guī)劃教學系統(tǒng)的過程。那么問題來了，教學設計應該怎么寫？下面是小編整理的帶電粒子在電場中的運動教學設計（通用5篇），歡迎閱讀與收藏。

1、教材分析

“帶電粒子在電場中的運動”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），也是本章的重點內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在學生學習了運動學、動力學和靜電場中電場強度、電勢能和電勢、電勢差、電勢差與電場強度的關系知識后才進行編排的，是運動學、動力學和電磁學第一次的綜合應用。（課件）帶電粒子在電場中的運動和后面將要學到的帶電粒子在勻強磁場中的運動，對它們的研究是為以后學習帶電粒子在電磁場的應用奠定知識基礎。此外，“帶電粒子在電場中的運動”的知識與人們的日常生活、生產(chǎn)技術和科研有著密切的關系，因此這部分知識有廣泛的現(xiàn)實意義。

本節(jié)有兩個特點（課件），特點一是帶電粒子在電場中的運動綜合了運動學、動力學、電磁學的知識，有助于培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力；特點二是注重理論與實際的結合，體現(xiàn)了從理論研究到實際應用的科學發(fā)展之路，有助于增強學生將物理知識應用于生活和實際生產(chǎn)實踐的意識。

2、教學目標

教學目標設計體現(xiàn)了物理新課程的三維教學目標：

（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動時電場力做的功和電勢能的變化之間的關系；

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)實踐中的具體應用。

（2）過程與方法

①對帶電粒子的加速，能用類比的方法，推導出帶電粒子到達負極板時的速度；

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

（3）情感態(tài)度和價值

①體會類比法在問題解決中的重要作用；

②結合回顧第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動的應用實例，提高學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐中的意識，發(fā)展學生對科學的好奇心和求知欲。

3、教學的重點和難點

如果能抓住分析帶電粒子在電場中運動的方法，也就把握了帶電粒子在電場中運動的所有相關問題，所以在本節(jié)的教學中，（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的重點；充分發(fā)揮教師的主導作用，使教學的主體——學生能理解和掌握類比這種方法。

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

4、教學方法

根據(jù)本節(jié)課的教學內(nèi)容和學生的實際情況，采用的教學方法是：（課件）以演示實驗為基礎，以引導學生的思考活動為主線，在整個教學活動中貫穿教為主導，學為主體的教學思想。

本節(jié)課運用類比的方法來引導學生在原有知識的基礎上建構新知識，提高學生的知識遷移能力和培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。教學中注重引導式教學，引導學生將已學知識和新知識進行聯(lián)系。在教師引導下，學生能用已有知識分析問題、解決問題，注重學生的自主學習。

5、教學程序

從以上分析，教學中掌握知識為中心，培養(yǎng)能力為方向，緊抓重點，突破難點，設計如下教學程序：

引入新課（這部分教學大約需要5min）

通過復習放入靜電場中的電荷，由于受到靜電力的作用而移動，使學生明確電場對放入其中的電荷具有加速的作用。進一步提問問題：帶電粒子放入勻強電場中又會怎樣？由此引入課題。

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

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

在講帶電粒子加速時，教師通過演示粉筆的自由落體運動，引導學生思考物體的自由落體運動與帶電粒子的加速有什么相似之處？通過學生的回答，引導學生將帶電粒子加速與物體的自由落體運動進行類比，讓學生使用自己能想到的所有可行方法去推導帶電粒子到達負極板時的速度。一開始可能很多學生傾向于直接用運動學公式求解，接著教師引導學生從“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”出發(fā)，結合回顧第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，讓學生體會動能定理這種方法的優(yōu)越性。為了讓學生全面了解帶電粒子在電場中的運動即帶電粒子在電場中的運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用——密立根實驗（課件），教師通過介紹密立根實驗，讓學生體會建立物理模型的重要現(xiàn)實意義。為了讓學生感受物理科學在生活中的重要作用，培養(yǎng)學生學習物理的興趣，這時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用實例。

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

第三個知識點：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，教學中可以用在機械振動中演示過的沙擺實驗來進行比喻。因為以前學生做過沙擺這個實驗，所以這樣比喻學生比較容易理解。

到此新課已經(jīng)結束，教師留出幾分鐘的時間讓學生自評（課件）。

自評和布置作業(yè)（這部分教學需要5min）

通過自評了解學生這節(jié)課的學習情況，并對學生進行合理的評價。

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

6、結語

（課件）總之，在本節(jié)課的設計中，定位于引導式教學，注重學生的自主學習，通過類比的方法在原有知識的基礎上建構新知識。

整個教學過程是這樣設計的，但在實際課堂上還要根據(jù)當時的情景、學生反饋的信息、突發(fā)事件等不斷調(diào)控，以達到設計思想、方法、手段與學生實際的融合，充分發(fā)揮師生在課堂上的主導和主體作用，取得最佳的教學效益。

一、教學目標

1、了解——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。

2、重點掌握初速度與場強方向垂直的——類平拋運動。

3、滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計粒子重力。

二、重點分析

初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動，沿電場方向（或反向）做初速度為零的勻加速直線運動，垂直于電場方向為勻速直線運動。

三、主要教學過程

1、帶電粒子在磁場中的運動情況

①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即∑F=0時，粒子將保

持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

例帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電？

分析帶電粒子處于靜止狀態(tài)，∑F=0，mg=Eq，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。

②若∑F≠0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）

打入正電荷，將做勻加速直線運動。

打入負電荷，將做勻減速直線運動。

③若∑F≠0，且與初速度方向有夾角（不等于0°，180°），帶電粒子將做曲線運動。

mg＞Eq，合外力豎直向下v0與∑F夾角不等于0°或180°，帶電粒子做勻變速曲線運動。在第三種情況中重點分析類平拋運動。

2、若不計重力，初速度v0⊥E，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，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。

與此相似，不計mg，v0⊥E時，帶電粒子在磁場中將做類平拋運動。

板間距為d，板長為l，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動，x=v0t；在沿電若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢？

注：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v0t不再等于板長l，應根據(jù)情況進行分析。

設粒子帶正電，以v0進入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運動，穿過電場時速度增大，動能增大，所以該電場稱為加速電場。

進入電壓為U2的電場后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設電場稱為偏轉(zhuǎn)電場。

例1質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進入電場后沿直線運動到上極板。

（1）物體做的是什么運動？

（2）電場力做功多少？

（3）帶電體的電性？

例2如圖，一平行板電容器板長l=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角α=37°，若兩板間所加電壓U=100V，一帶電量q=3×10—10C的負電荷以v0=0。5m/s的速度自A板左邊緣水平進入電場，在電場中沿水平方向運動，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場中飛出時的速度為多少？帶電粒子質(zhì)量為多少？

例3一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為l處，有一根管口比小球直徑略大的管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向水平向左的勻強電場。

求：（1）小球的初速度v；

（2）電場強度E的大小；

（3）小球落地時的動能。

教學分析：

學習任務分析：本節(jié)內(nèi)容隸屬高中物理新教材第十三章第九節(jié)，大綱要求學生理解帶電粒子在電場中的運動規(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)問題是物理電學中的重點、難點，它涉及到帶電粒子在電場中的受力分析，能量轉(zhuǎn)化，運動合成與分解等諸多知識點，要求學生具有運用電學知識和力學知識處理力電綜合問題的分析、推理能力，以該問題為基礎設計出的力電綜合問題歷來是高考中的熱點。

學生情況分析：這節(jié)課是在學生已經(jīng)比較熟練地掌握了力學和電場的基本知識，初步具備了分析有關電場問題的能力的基礎上進行的，充分調(diào)動學生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

教學目標：

1、學習運用靜電力、電場強度等概念研究帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度和位移等物理量的變化。

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

3、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)

4、培養(yǎng)學生綜合應用物理知識對具體問題進行具體分析的能力

5、通過本節(jié)內(nèi)容的學習，培養(yǎng)學生科學研究的意志品質(zhì)

教學重點、難點：

重點：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

難點：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應用。

教法學法：

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

2、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

3.教法學法分析：

本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學方法，以教師為主導，學生為主體，思維訓練為主線。通過電腦課件模擬帶電粒子運動，使微觀粒子運動的過程宏觀化；通過恰當?shù)膯栴}設置和類比方法的應用，點撥了學生分析問題的方法思路；引導學生進行分析、討論、歸納、總結，使學生動口、動腦、動手，親身參與獲取知識，提高學生的綜合素質(zhì)。

通過信息技術與物理學科整合的實現(xiàn)，以達到以學生為主，讓學生學會自主學習，自主探究，體會成功的目的。基于以上設計思想，本節(jié)課在多媒體教室進行，教師機通過控制平臺可以將相關教學資源通過投影儀展示在大屏幕上。

教學程序：

（一）引入新課

通過思考與討論讓學生進行自主訓練，分析總結得出帶電粒子的加速運動規(guī)律，進而引入新課。

（二）新課教學

1、帶電粒子的加速

通過練習2引導學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3讓學生類比學過的平拋運動的規(guī)律，引導學生進行分析、討論、歸納、總結得出初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動的規(guī)律。讓學生學會自主學習，自主探究，再講解例題2恰當點撥學生分析問題的方法思路從而突破重點難點。通過學生的主動探求，培養(yǎng)并提高學生的分析、歸納、綜合的能力。

（三）課堂小結

一、帶電粒子的加速

1、動力學觀點

2、能量觀點

二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)——類平拋運動

1、垂直電場方向:做勻速直線運動

2、平行電場方向:做初速度為零的勻加速直線運動

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

一、教學目標

1.了解帶電粒子在電場中的運動--只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。

2.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。

3.滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計粒子重力。

二、重點分析

初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中運動，沿電場方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運動，垂直于電場方向為勻速直線運動。

三、主要教學過程

1.帶電粒子在電場中的運動情況

①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即F=0時，粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

例：帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電?

分析：帶電粒子處于靜止狀態(tài)，F(xiàn)=0，mg=Eq，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。

②若0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)

打入正電荷，將做勻加速直線運動。

打入負電荷，將做勻減速直線運動。

③若0，且與初速度方向有夾角(不等于0，180)，帶電粒子將做曲線運動。

mqEq，合外力豎直向下v0與F夾角不等于0或180，帶電粒子做勻變速曲線運動。在第三種情況中重點分析類平拋運動。

2.若不計重力，初速度v0E，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，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。

與此相似，不計mg，v0E時，帶電粒子在磁場中將做類平拋運動。

板間距為d，板長為L，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動，x=v0t;在沿電為側(cè)移。

若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢?

注：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v0t不再等于板長L，應根據(jù)情況進行分析。

3.設粒子帶正電，以v0進入電壓為U1的電場，將做勻加速直線運動，穿過電場時速度增大，動能增大，所以該電場稱為加速電場。

進入電壓為U2的電場后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設電場稱為偏轉(zhuǎn)電場。

【例1】

質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進入電場后沿直線運動到上極板。

(1)物體做的是什么運動?

(2)電場力做功多少?

(3)帶電體的電性?

分析：物體做直線運動，F(xiàn)應與v0在同一直線上。對物體進行受力分析，若忽略mg，則物體只受Eq，方向不可能與v0在同一直線上，所以不能忽略mg。同理電場力Eq應等于mg，否則合外力也不可能與v0在同一直線上。所以物體所受合力為零，應做勻速直線運動。

電場力功等于重力功，Egd=mgd。

電場力與重力方向相反，應豎直向上。又因為電場強度方向向下，所以物體應帶負電。

【例2】一平行板電容器板長L=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角=37，若兩板間所加電壓U=100V，一帶電量q=310-10C的負電荷以v0=0.5m/s的速度自A板左邊緣水平進入電場，在電場中沿水平方向運動，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場中飛出時的速度為多少?帶電粒子質(zhì)量為多少?

解：

分析：帶電粒子能沿直線運動，所受合力與運動方向在同一直線上，由此可知重力不可忽略，受力如圖所示。

電場力在豎直方向的分力與重力等值反向。帶電粒子所受合力與電場力在水平方向的分力相同。

根據(jù)動能定理

例：一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點水平距離為L處，有一根管口比小球直徑略大。

撞地通過管子，可在管子上方的整個區(qū)域里加一個場強方向水平向左的勻強電場。

求：(1)小球的初速度v;

(2)電場強度E的大小;

(3)小球落地時的動能。

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)。電場是電學的基本知識，是學好電磁學的關鍵。本節(jié)是本章知識的重要應用之一，是力學知識和電學知識的綜合。在教學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)知識的學習，學生能夠把電場知識和牛頓定律、動能定理、運動的合成與分解等力學知識有機地結合起來，加深對力、電知識的理解，有利于培養(yǎng)學生用物理規(guī)律解決實際問題的能力，同時也為以后學習帶電粒子在磁場中的運動打下基礎。

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動，研究了帶電粒子在勻強電場中的偏轉(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)，使學生進一步掌握運動和力的關系，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。

3、學生基礎：

這節(jié)課是在學生已經(jīng)比較熟練地掌握了力學和電場的基本知識，初步具備了分析有關電場問題的能力的基礎上進行的，考慮我們的學生基礎比較好，理解接受能力比較強，可以充分調(diào)動學生的積極性，在共同的探討中掌握分析問題的方法。

4、教學目標：

根據(jù)教學大綱和考試說明的要求，結合學生的特點制定如下目標：

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)學生觀察、分析、表達及應用物理知識解決實際問題的能力，進一步養(yǎng)成科學思維的方法。

5．教材的處理：

以演示實驗設疑，引入新課；通過微機模擬結合理論分析，講授知識。

重點讓學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)是曲線運動，比較復雜，學生理解起來有一定的困難，故作為本節(jié)的難點，通過類比重力場中的平拋運動突破難點。

二、教學設想：

1、教學的方法和手段：

本節(jié)屬于派生性的知識主要采用講授式的教學方法，以教師為主導，學生為主體，思維訓練為主線。通過實驗演示創(chuàng)設物理情景，激發(fā)學生學習興趣；通過微機模擬電子運動，使微觀粒子運動的過程宏觀化；通過恰當?shù)膯栴}設置和類比方法的應用，點撥了學生分析問題的方法思路；引導學生進行分析、討論、歸納、總結，使學生動口、動腦、動手，親身參與獲取知識，提高學生的綜合素質(zhì)。另外，應用計算機、大屏幕投影等現(xiàn)代化手段，既節(jié)約了時間，又提高了效率。

2、學法指導：

根據(jù)學生已有的知識基礎和學生的實際接受能力及心理特點：

⑴通過引導學生觀察實驗，發(fā)現(xiàn)問題；

⑵通過問題的討論，培養(yǎng)學生分析問題的能力；

⑶通過鞏固練習加深對知識規(guī)律的消化理解；

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

3、教學程序設計：

為了切實完成所定教學目標，充分發(fā)揮學生的主體作用，對一些主要的教學環(huán)節(jié)采取了如下設想：

⑴以演示實驗設疑，創(chuàng)設學習情景，激發(fā)學習興趣，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，學生又會對這一目的的如何實現(xiàn)產(chǎn)生疑惑，從而強烈地激發(fā)了學生的求知欲望，進而提出課題。約3分鐘。

⑵在新課教學中，以微機模擬與問題探討想結合進行理論分析，使學生由感性認識上升到理性認識。

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

②以微機演示電子在加速電場中的運動，讓學生思考如何求電子射出加速電場時的速度？并進行推導。使學生認識到在勻強電場中可以根據(jù)牛頓定律和動能定理求速度，同時指出應用能量的觀點研究加速問題比較簡單，動能定理也適用于非勻強電場。從而培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，進一步養(yǎng)成科學思維的方法。

③以微機演示電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動，并引導學生觀察思考：

1）電子在偏轉(zhuǎn)電場中的運動與物體在重力場中的平拋運動有什么相同點和不同點？

2）如何類比重力場中的平拋運動來分析帶電粒子的偏轉(zhuǎn)？這樣的引導之后學生自然會找到解決問題的方法，從而突破了難點，也培養(yǎng)了學生對知識的遷移能力。同時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，讓學生動手動筆推導側(cè)向速度V┸,側(cè)向位移y及偏轉(zhuǎn)角Ф的表達式。使學生清楚知識的來龍去脈，加深記憶，培養(yǎng)學生應用物理知識解決實際問題的能力。

⑤引導學生分組討論：如何改變電子射出加速電場時的速度、電子射出偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)向位移及偏轉(zhuǎn)角的大小？進一步對加速和偏轉(zhuǎn)的原理深化理解，充分挖掘?qū)W生潛能。

⑥用電子束演示儀驗證理論分析的正確性，使學生由理性認識回到實踐中來。

⑶設置聯(lián)系加速和偏轉(zhuǎn)的全過程的問題進行鞏固練習，培養(yǎng)學生應用新知綜合分析問題解決問題的能力，同時進行知識反饋。

⑷小結：設置問題1：我們怎樣實現(xiàn)對帶電粒子的控制？引導學生進行知識小結；設置問題2：學習帶電粒子在電場中運動的目的是什么？理論聯(lián)系實際，培學生開拓意識和創(chuàng)新精神。

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

4、板書設計：綱要式板書，力求條理清晰，體現(xiàn)中心內(nèi)容，突出重點。

第五篇：帶電粒子在電場中的運動教學設計

第九節(jié)、帶電粒子在電場中的運動教學設計

一、教材分析

本專題是是歷年高考的重點內(nèi)容。本專題綜合性強，理論分析要求高，帶電粒子的加速是電場的能的性質(zhì)的應用；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則側(cè)重于電場的力的性質(zhì)，通過類比恒力作用下的曲線運動（平拋運動），理論上探究帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。此外專題既包含了電場的基本性質(zhì)，又要運用直線和曲線運動的規(guī)律，還涉及到能量的轉(zhuǎn)化和守恒，有關類比和建模等科學方法的應用也比較典型。探究帶電粒子的加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，只要做好引導，學生自己是能夠完成的，而且可以提高學生綜合分析問題的能力。

二、教學目標：

（一）知識與技能

1、理解帶電粒子在電場中的運動規(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)學生的分析、推理能力

（三）情感、態(tài)度與價值觀

通過知識的應用，培養(yǎng)學生熱愛科學的精神

三、教學重點難點

重點：帶電粒子在勻強電場中的運動規(guī)律

難點：運用電學知識和力學知識綜合處理偏轉(zhuǎn)問題

四、學情分析

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

五、教學方法

講授法、歸納法、互動探究法

六、課前準備

1．學生的學習準備：預習牛頓第二定律的內(nèi)容是什么，能定理的表達式是什么，拋運動的相關知識點。

2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案

3、教具：多媒體課件

七、課時安排：1課時

八、學過程

(一)預習檢查、總結疑惑

教師活動：引導學生復習回顧相關知識點

（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?（2）動能定理的表達式是什么?（3）平拋運動的相關知識點。（4）靜電力做功的計算方法。

學生活動：結合自己的實際情況回顧復習。師生互動強化認識：

（1）a=F合/m（注意是F合）

（2）W合=△Ek= mv2-mv02（注意是合力做的功）（3）平拋運動的相關知識

（4）W=F?scosθ（恒力→勻強電場）

W=qU（任何電場）

檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

（二）情景導入、展示目標

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)代科學實驗和技術設備中，常常利用電場來控制或改變帶電粒子的運動。具體應用有哪些呢?本節(jié)課我們來研究這個問題．以勻強電場為例。

（三）合作探究、精講點撥

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動方向該怎么辦?（相關知識鏈接：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）

學生探究活動：結合相關知識提出設計方案并互相討論其可行性。學生介紹自己的設計方案。師生互動歸納：（教師要對學生進行激勵評價）

方案1：v0=0，僅受電場力就會做加速運動，可達到目的。

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

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

學生活動：結合圖示動手推導，當v0=0時，帶電粒子到達另一板的速度大小。（教師抽查學生的結果展示、激勵評價）教師點撥拓展：

方法一：先求出帶電粒子的加速度： 再根據(jù)

vt2-v02=2ad 可求得當帶電粒子從靜止開始被加速時獲得的速度方法 二：由W=qU及動能定理：

深入探究：

（1）結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）討論各方法的實用性。

（2）若初速度為v0（不等于零），推導最終的速度表達式。學生活動：思考討論，列式推導（教師抽查學生探究結果并展示）教師點撥拓展：

（1）推導：設初速為v0，末速為v，則據(jù)動能定理得 qU= mv2-mv02 所以v=（v0=0時，v=）

方法滲透：理解運動規(guī)律，學會求解方法，不去死記結論。

（2）方法一：必須在勻強電場中使用（F=qE，F(xiàn)為恒力，E恒定）

方法二：由于非勻強電場中，公式W=qU同樣適用，故后一種可行性更高，應用程度更高。

實例探究：課本例題1 第一步：學生獨立推導。

第二步：對照課本解析歸納方法。第三步：教師強調(diào)注意事項。（計算先推導最終表達式，再統(tǒng)一代入數(shù)值運算，統(tǒng)一單位后不用每個量都寫，只在最終結果標出即可）

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電場中． 問題討論：

（1）分析帶電粒子的受力情況。

（2）你認為這種情況同哪種運動類似，這種運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動的研究方法嗎? 學生活動：討論并回答上述問題：

（1）關于帶電粒子的受力，學生的爭論焦點可能在是否考慮重力上。

教師應及時引導：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。

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電場時，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動，類似于力學中的平拋運動，平拋運動的研究方法是運動的合成和分解。

（3）帶電粒子垂直進入電場中的運動也可采用運動的合成和分解的方法進行。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動。

深入探究：設電荷帶電荷量為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動的時問（2）粒子運動的加速度。（3）粒受力情況分析。

（4）粒子在射出電場時豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。（5）粒子在離開電場時豎直方向的分速度。（6）粒子在離開電場時的速度大小。（7）粒子在開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ。

[學生活動：結合所學知識，自主分析推導。

（教師抽查學生活動結果并展示，教師激勵評價）投影示范解析：

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

粒子在電場中的運動時間

t=

加速度

a= =qU/md 豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離： y= at2=

粒子離開電場時豎直方向的速度為 v1=at=

速度為：

v= 粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ為： tanθ=

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），那么上面的結果又如何呢?（y，θ）

學生探究活動：動手推導、互動檢查。（教師抽查學生推導結果并展示： 結論：