人教版(2019)高二年级物理教材必修三《带电粒子在电场中的运动》教学设计

1、带电粒子在电场中的运动一、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. 通过本节的学习，学生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、能定律解题，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。学生学习有一定难度，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，且直选粒子初速度方向与电场方向平行和垂直两种情况。二、教学目标（一）知识与技能1 .会用动力学和能量的观点分析

2、带电粒子在电场中的加速运动；2 . 掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在匀强电场中的偏转问题。（二）过程与方法1 .培养学生综合运用力学和电学知识分析解决带电粒子在电场中运动问题的能力；2 . 通过带电粒子在电场中偏转问题的学习 , 学会类比的研究方法。（三）情感、态度与价值观1. 了解带电粒子在电场中的运动在技术上的应用， 体会物理与科技、 生活的联系， 激发学 生的学习兴趣。2. 严密的演绎推理，感悟理论研究须具备严谨的科学态度和科学精神。三、教学重点1 .带电粒子在电场中的加速；2 . 带电粒子在匀强电场中的偏转。四、教学难点带电粒子在匀强电场中的偏转。五、教学用具示波器、示静电偏转阴极

3、射线管、感应圈、高压直流电源、调压变压器、导线若干六、教学方法小组讨论、讲解、观察、互动探究、练习反馈七、教学过程【情境导入】以最新的科学技术发展为切入点，播放粒子对撞机介绍视频，让学生了解世界上最大的粒 子加速器，强子对撞机，展示粒子对撞机对基础物理研究的重要作用，激发学生的求知欲望， 引出课题：带电粒子在电场中的运动。【知识准备】1 .带电粒子在电场中要受到哪些力的作用？答：带电粒子在电场中通常要受到重力和电场力2 .对于象质子、电子、离子等带电微粒在电场中运动时，我们怎样处理它们的受力？答：质子、电子、离子等带电微粒所受重力一般远小于电场力，重力可以忽略。重力势能就 可以不考虑。3 .带

4、电粒子在电场中运动时，电场力对粒子的运动有什么效果？答：带电粒子在电场中运动时，所受电场力对粒子产生加速度，改变粒子的速度。电场力（合 外力）对粒子做功，改变粒子的动能。4 .带电粒子在均强电场中运动时，运动有什么特点 ？与我们学过的哪种运动相似？答：带电粒子在均强电场中运动时，所受电场力是恒力 ，产生恒定的加速度，所以带电粒子 在均强电场中的运动跟物体在重力场中的自由落体和抛体运动相似.【课程新授】（一）带电粒子在电场中的加速演示实验：电子在电场中的加速探究一：带电粒子的加速运动可应用牛顿运动定律【例11如右图示，一个质量为mi带正电荷q的粒子，在静电 力的作用下由静止开始从正极板向负极板运

5、动。试计算粒子到达负极 板时的速度。分析：两板间形成水平向右的匀强电场，正电荷受力方向与场强 方向相同，设场强为E,其所受的电场力为F=qE,电场力恒定，依牛 顿第二定律可知，它的加速度恒定，故它将在电场中做匀加速直线运动 和匀变速直线运动的规律求出带电粒子到达负极板时的速度。FqEqUa mmmd2v 2ad由得方法二：带电粒子在电场中运动，电场力做功，其动能发生变化，依动能定理可知:（思考讨论）1哪种分析方法更好？2如果是非匀强电场，应该选择哪种分析方法？学生体会应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场【规律总结】对比两种方法1 .应用牛顿第二定律和匀变速直线运动规律

6、解析，仅适用于匀强电场中，物体做匀变速直线运动，即物体必须沿着电场线进入匀强电场。2 .应用动能定理解析，不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场，因为公式W=qUS用于任何电场。【练11如右图示，炙热的金属丝可以发射电子。在金属丝和 金属板之间加以电压U=2500V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,已知电子电荷量e=-1.6 x 1019C,电子的质量 m=0.91x 10-30kg。【解析】电子从金属丝到金属板，由动能定理得： 12eU mv 2求解得：2eU7v .3.0 107 m/s（二）带电粒子在匀强电场中

7、的偏转演示实验：电子在静电场中的偏转探究二：带电粒子的偏转规律【例2】如右图示，真空中放置一对平行金属板，把两板接到电源上，设两板间的电势差 为U,两板间白距离为d,两极板的长度为1。现将一个质量为m,带电量为+q的粒子沿平行于 金属板的方向从两板间的中轴线上以初速度 vo射入电场，假设带电粒子能从两极板间射出。 求：带电粒子射出电场时沿垂直于金属板方向偏移的距离y和偏转的角度9的正切值。（观察思考）1粒子的运动轨迹？（明确直线还是曲线）2为什么做曲线运动？（回顾做曲线运动条件）3什么样的曲线运动？（明确加速度特点，匀变速曲线运动）4什么样的匀变速曲线运动？（初速度方向与加速度方向垂直，类似平

8、抛运动）（类比分析）1粒子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？（加速度不同）2用什么方法分析处理这种曲线运动呢？（将运动分解）分析：两平行金属板间形成匀强电场，电子在匀强电场中做类平抛运动。Vot%22Uql22mdvotanvyEq UqmdatVotEqvyVotanUqlmdv02四）md【练2】如图所示，质子（1H）和a粒子（2He）,以相同的初动能垂直射入偏转电场（粒子不计重力），则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为（B ）A. 1 ： 1 B . 1 ： 2C. 2 ： 1 D . 1 ： 4八、课堂小结1 .带电粒子在电场中的加速（1）从动力学的角

9、度分析（2）从做功和能量的角度分析2 .带电粒子在匀强电场中的偏转（类平抛运动） （1）粒子在初速度方向上做匀速直线运动(2)粒子在电场力的方向上做初速度为零的匀加速直线运动 【达标训练】1 .判断(1)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动.()(2)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量的转化和守恒定律.()(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，不能分析非匀强电场中的直线运动问题.()2 .先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的电场，进入时速度方向与板面平 行。在下列两种情况下，分别求出它们离开电场时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比。电子与氢核的初速度相同。电子与氢核的初动能相同。答案：若初速度相同，则 凡 J mH tan h metan e 1若初动能相同，则tan H 九、作业布置1 .做出本节课思维导图2 .阅读课本37、38页科学足迹、科学漫