高二物理 第十三章 《电场》 第九节带电粒子在匀强《电场》中的运动（1）教案 旧人教版

用心 爱心 专心1 第十三章第十三章 电场电场 第九节第九节 带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动 教学目标教学目标 一 知识目标 使学生理解并掌握带电粒子在电场中运动的特点和规律 能够正确分析和解答带电粒 子在电场中的加速和偏转等方面的问题 二 能力目标 培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力 三 德育目标 培养学生严谨的科学态度 教学重点教学重点 带电粒子在电场中的运动 教学难点教学难点 带电粒子在电场中加速和偏转问题 教学方法教学方法 实验演示 启发式教学 计算机辅助教学 教学用具教学用具 实物投影仪 或幻灯片 投影片 平抛运动速度 位移分解图 示波管原理 由沙摆 得出简谐运动位移 时间图像装置图 电子束演示仪 示波管 示波器 讯号源 220V 交流电源 计算机 模拟示波管 YY 和 XX 极板使电子束的偏转和扫描作用 自制教学 课件 课时安排课时安排 1 课时 教学过程教学过程 一 引入新课 1 激发兴趣 演示 利用示波器产生动态的正弦图形 指出这是电子经电场加速后又在两个相互 垂直的电场作用下偏转的结果 2 介绍带电粒子 一般把重力可忽略不计的微观粒子称为带电粒子 如质子 电子 原子核 离子等 利用电场使带电粒子加速或偏转在电子技术和高能物理中有重要应用 如北京正负电 子对撞机是利用电场加速的实例 刚才看到的示波器又是电子在加速及偏转的实例 下面我们共同探讨带电粒子在电场中的运动规律 板书 第九节 带电粒子在匀强电场中的运动 用心 爱心 专心2 二 新课教学 板书 一 带电粒子的加速 1 匀强电场中的加速问题 如课本图示 在正极板处有一带正电离子 电量为 q 初速度为 v1 0 不计重力 两 竖直平行金属板间距离为 d 电势差为 U 有几种方法可求出正离子到达负极板时的速度 v2 学生小组讨论后 总结 1 运用运动学和动力学方法求解 因电场力为恒力 a F m Uq dm v22 v12 2ad 可求出 v2 mqU 2 2 运用能量观点求解 qU mv22 2 mv12 2 可求出 v2 mqU 2 请同学比 较在题设条件下那种方法更简便 提出问题 如何解决带电粒子在非匀强电场中的加速问题 学生自学课本例题 1 后 总结 如课本图示 q 在金属丝和金属板间非匀强电场中加速 电场力为变力 只可用能量 观点求解 板书 2 非匀强电场中的加速问题 qU Ek 板书 二 带电粒子在匀强电场中的偏转 板图 或投影 如课本图示 已知 带电粒子电性为负 电量大小为 q 质量为 m 重力不计 初速度 v0垂直于场 强 匀强电场 真空中 YY 极板水平放置 二板间距为 d 电势差为 U 板长为l 让学生讨论下述几个问题 q 受力情况如何 运动性质如何 它的运动与力学中的那 种运动相似 用什么方法研究 q 运动规律从而求出它射出电场时在竖直方向偏移原来运动 方向的距离 y 末速度 v 及偏转角度 可利用平抛运动的投影图帮学生回忆 演示 电子束在电场中偏转 给出电场方向 先是让学生猜想电子束偏转方向如何 再用实验验证 以调动学生的积极性 然后再做定量分析 这种带电粒子的匀变速曲线运动 可以用能量观点研究 也可以用运动分解与合成观 点研究 要求 y 和 v 按本题条件 我们用后一种观点进行研究 板书 水平 匀速运动 vx v0 l v0t 用心 爱心 专心3 竖直 初速度为零 加速度 a qU md 匀加速直线运动 vy at y at2 2 板图 或投影 可求出 dmv Uql y 2 0 2 2 dmv qlU v v x y 2 0 tan 22 0y vvv 作出末速度 v 的反向延长线 交入射线于 O 点 可证 dmv qlU BO y 2 0 tan 它的物理意义是 粒子好像是从入射线中点 O 点直接射出一样 思考 带电粒子在电场中位移大小及方向 22 lys tan 2 1 tan l y 学生自学课本第 139 页例题 2 回答应注意的问题 1 合运动和分运动具有等势性 2 合运动和分运动具有独立性 即互不干涉 独立进行 下面介绍使带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用 示波器 演示 示波器荧光屏光点上下移动 后又展开成正弦图形 然后介绍示波器核心 示波管 板书 三 示波管 课件演示 示波管构造及工作原理 x x y y 1 构造及功用 vy O BO y q v V0 V0 用心 爱心 专心4 1 电子枪 发射并加速电子 2 偏转电极 YY 使电子束竖直方向偏转 加信号电压 XX 使电子束水平方向偏转 加扫描电压 3 荧光屏 4 玻壳 2 原理 1 YY 作用 被电子枪加速的电子在 YY 电场中作匀变速曲线运动 出电场后作 匀速直线运动打到荧光屏上 见课本图 14 56 由几何知识得 2 2 l l L y y 同学们 自己推导 偏移 y U l L dmv qll L 2 tan 2 2 0 若信号电压tUU sin max 则 y U l L dmv qll L 2 tan 2 2 0 tUU sin max tY sin max y 随信号电压同步调变化 但由于视觉暂留及荧光物质的残光特性 我们便看到一条 亮线 如何将这一条竖直亮线转化成正弦图形呢 就要加扫描电压 2 XX 的作用 演示 示波器的扫描过程 扫描电压由慢至快 投影 由简谐运动物体 砂摆直接得出振动图象演示 学生讨论 以匀速拉出木 板类推扫描原理 总结 在扫描电压一个周期内 信号电压也变化一个