《带电粒子在电场中的运动》教学设计

《《带电粒子在电场中的运动》教学设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《带电粒子在电场中的运动》教学设计内蒙古包钢一中赵玉国一、课程目标（一）知识与技能 1．理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律； 2．能用牛顿运动定律和动能定理分析带电粒子在电场中加速；能用运动分解的方法处理带电粒子在电场中的偏转问题。（二）过程与方法 1．体验从最简单的物理模型入手探究应用原理的方法； 2．从力和运动的规律出发，分析如何利用电场使带电粒子加速； 3．分析如何利用电场使带电粒子速度方向改变而发生偏转，并亲历推导过程； 4．体验“类平抛”运动，强化运用运动分解来处理曲线运动的方

2、法。（三）情感、态度与价值观 1．感受利用电场控制带电粒子运动的绝妙之处。 2．进一步养成科学思维的习惯。3.感受严谨的态度带来的成功喜悦。二、教学方法：启发式教学三、重点分析：1.分析带电粒子沿场强方向做匀加速直线运动的规律，并用不同方法处理此类问题；2.分析带电粒子在电场中偏转时的运动规律，能用运动分解的方法处理曲线运动。四、难点分析：综合运用静电力、电场力做功等概念研究带电粒子在电场中运动时速度、加速度、位移等物理量的改变及能量的转化，尤其是带电粒子在电场中偏转时的偏转距离、偏转角的计算。五、

3、教学策略：为了帮助学生顺利地探索和研究，将本节课用到的已学知识整理成“资料库”，供学生参考和查找相关内容，避免遗忘的知识成为学习的障碍。六、教学过程：（一）、引入展示图片：电子直线加速器和示波器及示波管这两个在科学研究中不可缺少的仪器，其原理都是利用电场来控制带电粒子（电子）的运动，本节课我们要研究的就是利用电场控制带电粒子运动的两种基本方法：改变粒子运动速度的大小和改变粒子运动的方向。 （二）、新课教学1、关于电场：（1）电场对处在其中的带电粒子有力的作用F=qE，可以改变粒子的运动状态；带电粒子

4、在电场中运动时，电场力会对带点粒子做功W=qU，从而改变粒子的能量。（2）两个正对的带电平行金属板中存在匀强电场，场强方向由正极板指向负极板。（图示）2、关于带电粒子：我们研究的带电粒子分为两类：（1）微观带电粒子如电子、质子、离子、α粒子等，所受的重力一般可以忽略，有说明或明确暗示除外。（老师给出实例：粒子的重力远小于电场力）（2）带电液滴、带电小球等除有说明或明确暗示外，处理问题时均应考虑重力。（老师给出实例：粒子的重力不远小于甚至大于电场力）3、带电粒子的加速【提出问题1】如何利用电场使带电粒

5、子只被加速而不改变运动方向？【学生活动1】（1）结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。（2）学生介绍自己的设计方案。（3）师生互动归纳：方案1、方案2、方案3……分析典型方案：如图【提出问题2】如何控制加速的末速度？（提示）设粒子的质量为m，两极板间的距离为d，计算粒子的末速度跟哪些物理量有关【学生活动2】（1）计算粒子加速后的末速度（2）学生展示计算过程（3）师生互动归纳：不同的计算方法，得到的结果相同并得出结论：只需控制两极板的电压，就能很方便地控制粒子的末速度。（介绍多级加速）（说明）动

6、能定理处理此类问题有优越性，原因是电场力做功与路径无关，适用于包括匀强电场在内的任何电场。【例题1】如图，金属丝经电源E加热后可发射电子。在金属丝和金属板间加以电压U=180V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。(电子的质量kg，电子的电荷量C)【学生活动3】独立计算并得出结果解：电荷量为的电子从金属丝移动到金属板，两处的电势差为U，电场力做功W=。由动能定理得解出速度并把数值代入，得=m/s4、带电粒子的偏转要使带电粒子进入电

7、场后运动方向发生变化，应该让带电粒子的速度方向与电场的方向不在一条直线上。本节课我们研究带电粒子垂直电场方向进入匀强电场的情况。（设置情景）如图所示，两个相同极板的长度为l，相距为d，极板间的电压为U。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0。把两板间的电场看做匀强电场，分析电子在电场中的运动情况．【提出问题1】（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，用什么方法处理这种运动呢?（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1】讨论并回答上述问

8、题：粒子只受到与运动方向垂直的静电力作用，且静电力恒定，故粒子在电场中的运动与平抛物体的运动类似，属于匀变速曲线运动。处理这种运动的方法是：运动的分解。粒子在运动方向上不受力的作用，做匀速直线运动；在垂直运动方向上受恒定的静电力作用，做初速度为0的匀加速运动，加速度由静电力提供。【提出问题2】带电粒子在什么位置射出电场？（提示）带电粒子出电场的位置可用垂直于板面方向偏移的距离y表示。带电粒子在电场中运动的时间t粒子运动的加速度a粒子射出电场时的偏转距离y【学生活动2】