《带电粒子在电场中的运动》教案

1、带电粒子在电场中的运动教案（ 第一课时 ）【教材分析】本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。在课程标准和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后， 又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借

2、助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。【学情分析】这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，但考虑我们的学生基础比较差，理解分析问题的能力比较弱，一方面需要充分调动学生的积极性，另一方面必须引导学生进行自主学习，主要利用习题方式，引导学生对问题先进行自主思考和运算，再通过详细讲解和共同的探讨，培养学生掌握分析问题的方法和思路，并逐步提升学生的运算能力。【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

3、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法。（三）情感、态度与价值观1 了解电场控制带电粒子运动的原理在电子仪器中的运用，增强学生学习物理的兴趣。2通过对物理知识和规律的运用，培养学生科学思维的习惯，以及在生活中运用物理知识的科学态度。3. 通过学习使学生明确掌握物理规律对形成创新能力的实际价值。【重难点分析】重点：1. 分析带电

4、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。难点：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。【教学方法】本节课教学主要采用：习题式教学法。由于本节课是电场中动力学问题的基本计算，强化学生 解决动力学问题的基本方法和能力，主要采用习题式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思 维训练为主线。通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；通过微机模拟电子运动，使微观 粒子运动的过程宏观化；

5、 通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生 的综合素质。另外，应用计算机、白板等现代化手段，既节约了时间，又提高了效率。【新课导入】前面几节课我们已经学习了电场的基本性质及其能量关系。今天我们来学习一一带电粒子在电场中的运动。带电粒子在电场中的运动在现代电子仪器中被得到非常广泛的应用，比如，学生示波器，阴极射线管等。首先我们来明确一下这里所说的“带电粒子”。一般情况下分为两类。【板书】一、两类带电粒子电场中的带电粒子一般分为两种类型：一类是不计重力的带电粒子：比如电子，质子，a粒子，

6、正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，一般都不考虑重力。（但要注意是忽略重力而不是忽略质量）另一类是计重力的带电粒子：如带电小球、液滴、尘埃等。除有明确说明之外，一般都考虑重力。那么，这些带电粒子在电场中可能会做怎么样的运动呢？同学们可不可以猜想一下？猜想：匀速直线运动（合力为零），匀变速直线运动（合力恒定），匀变速曲线运动，圆周运动。【新课教学】这节课我们主要通过习题的方式来学习和探究带电粒子在电场中的加速与偏转两方面的内容。 首先来看习题一：习题一：炽热的金属丝可以发射电子（动画）。在金属丝和平行金属板间加以电压U,发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。设电子刚从金属

7、丝射出时的速度为0,电子射出后的速度有多大？解法一：设两极板间距离为 doU- = ma '根据牛顿第二定律，d ,根据运动规律,lad = v解得:解法r ri 一 r 八一口 =0根据动能定理，一解得:6【设计意图】(1)利用动画让学生了解炽热的金属丝可以发射电子，以及电场对电子的加速。(2)通过采用不同方法的计算，掌握解决恒力作用下的物理运动的两种方法：牛顿运动定律+运动规律；动能定理。【板书】二、带电粒子的加速1从动力学角度分析。方法：牛顿运动定律+运动规律.2从能量角度分析。方法：动能定理。习题二，如图所示，真空中有一正点电荷，虚线圆为其周围的两个等势面，且圆上两点A、B的电

8、势分别为也外=10V有一电子从大圆上C点以速率% =2/1胪皿沿实线轨迹通过小圆上D点再到大圆上E点。已知电子质量为叫"9*10一丸0。试求：(1)电子通过D点的速度大小。(2)电子通过E点的速度大小。解析：(1)从C点到D点，根据动能定律，有I 、 I 、 eUCD = -my -mXv= + =6xl0<sm/s解得 “(2)由于 如=归 带电粒子从C到E电场力不做功，粒子动能不变，即有 ：VE=6X106m/s.【板书】电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关。犀* = q u *3 = § fF-平b J通过上面两道习题我们了解到了带电粒子在电场中的加速

9、，那么，带电粒子可以在电场中能不能被减速呢？（学生：能）分析的方法和加速基本相同。【设计意图】通过对非匀强电场的计算， 让学生理解非匀强电场对带电粒子的作用，以及处理非匀强电场问题的方法一一动能定理。习题三：阴极射线管是一个抽成真空的能够使阴极发射出的电子在电场（或磁场）中发生偏转的装置.（视频）将阴极射线管可以等效为如下图示.两个相同极板 Y与Y'的长度为1,相距为d,极板间的电压为 U. 一个电子以速度 vo沿平行于板面的方向射入电场中 .把两板间的电场看做匀强 电场，求电子射出电场时沿垂直板面偏移的距离 y 和偏转的方向。根据牛顿第二定律,U。=mad根据运动规律，在水平方向有：

10、竖直方向有:由以上3式解得，偏移量:v_ _ qUL偏转方向:【设计意图】通过对带电粒子在匀强电场中偏转的计算，让学生理解类平抛运动的解决方法，学会带电粒子在匀强电场中偏转量和偏转方向的计算，提高学生分析问题、解决问题的能力。【课堂小结】略【作业】P29:2、4、5,查阅资料并阅读“示波管原理”内容。【板书设计】1.9带电粒子在电场中的运动一、两类带电粒子1 1. 不计重力：2 2. 计重力： 二、带电粒子的加速1.从动力学角度分析。方法：牛顿运动定律+运动规律.2.从能量角度分析。方法：动能定理。电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关。 W 电=qU ab = q（邛 a - 中 b

11、 ）三、带电粒子的偏转类平抛运动，加速度：a =且 am或 m垂直电场方向：匀速直线运动；平行电场方向：匀变速直线运动。【教学反思】1 .由于本节课是电场中动力学问题的基本计算，强化学生解决动力学问题的基本方法和能力， 主要采用习题式的教学方法。通过对教学内容的习题化问题设置，实现先做后讲，先发现问题再强化重点内容的讲解；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与 获取知识，提高学生的综合能力。通过视频让学生直观感受和了解电子运动过程，分析理解运动过程的处理方法，再通过实际应用突破难点内容。2 .全面展示学生课堂学习成果是课堂教学的一大难点，利用智能手机可以即时、 大量的利用照相、摄像功能联机进行展示，丰富了课堂教学的组织形式，实现师生之间的深层次互动教学。交互 式电子白板可以让学生通过人机互动方式进行学习、探究，改变学生的学习方式，也改变教师与学生之间的交流与互动方式，教学组织丰富生动，灵活多样。3 .习题教学中