第1页（共6页） 第9节 带电粒子在电场中的运动 【教学目标】 知识与技能 1．掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律； 2． 2、能够综合运用机械知识分析相关问题； 3、了解示波器的主要结构和工作原理。过程与方法 1、掌握处理电场中带电粒子偏转的方法； 2.让学生通过讨论和思考导出知识，注重知识的建构过程；情感、态度和价值观 1.了解加速度和偏转的实际应用，培养知识应用意识，激发学习兴趣； 2、培养讨论中的合作精神。 【教学重点】带电粒子在电场中加速和偏转的规律【教学难点】综合运用机电知识处理偏转问题【教学方式】讲授、启发引导、演示实验、讨论、类比【教学设备】 】 多媒体计算机、实物展台、课件、示波器 【教学流程】 一、新课介绍 1.提出一个题目——带电粒子在电场中的运动。 （板书） 第 2 页，共 6 页 2. 以下是有关粒子加速器的报告。我们一起来看看（播放视频） 3、展示三组图片，同时让学生了解粒子加速器及其应用。让学生看示波器的图片，问是否想知道这个波形是如何产生的？让我们一起来学习一下粒子加速器和示波器的原理吧。 （学习目标） 2.新课程教学 （一）带电粒子的加速 【问题情况】如图所示，两片平行相对的金属板A、B，相距d，带等量不同符号的电荷，且电压为U，如图所示，质量为m、电荷为q的带正电粒子在静电力的作用下开始从静止开始运动， 1. 电场中带电粒子受到什么力的作用？重力可以忽略吗？ 2. 带电粒子进行什么运动？ 3. 求其到达B板的速度（请在下面写出你的推导过程）。
老师展开说明： 方法一：先求带电粒子的加速度：a=mdqU，然后根据vt2-v02=2ad，可求出带电粒子从静止加速时得到的速度：vt=方法二：由W=qU和动能定理： W=△Ek=2 1mv2-0： qU=21 mv2到达另一块板时的速度为： 第3页（共6页） v=mqU2。深入探索：（1）结合牛顿第二定律和动能定理（W=Fscosθ恒力W=Uq任意电场）中的工作条件讨论每种方法的实用性。 (2) 若初速度为v0（不等于0），则推导最终速度表达式。学生活动：思考讨论、栏目推导（教师随机检查学生的研究成果并展示）教师指导拓展：（1）推导：假设初速度为v0，终速度为v，则根据动能定理，我们得到 qU=21mv2-so v= (当 v0=0, v=mUq2) 巩固训练：如图所示，一个电子从 P 板附近的静止开始，向 Q 板运动。关于电子在两板之间的运动，描述如下正确答案是：（）A。两块板之间的距离越大，加速时间越长。 B、两块板之间的距离越小，加速度越大。那么，电子到达Q板时的速度就越大。 C. 电子到达 Q 板。此时的速度与极板之间的距离无关，只与加速电压有关。 D、电子的加速度和终速度与极板之间的距离无关（学生展示：讲述自己的解题过程。） （2）带电粒子的偏转 【问题情况】1．当带电粒子以垂直于电场方向的初速度v0发射到均匀电场中时，不考虑重力的影响，它所受到的力有何特点？ 2.它的运动模式类似于什么运动？ 3. 求出粒子离开电场时在垂直于板的方向上的偏转量和偏转角度。第 4 页（共 6 页）示例题，如图所示：极板之间的电压为 U，距离为 d贝语网校，极板长度为 L，质量为 m、电荷为 q 的带负电粒子平行于极板运动，初始速度为速度 v0 平面垂直辐射到两块板之间的均匀电场中。求 (1) 飞行时间 t (2) 沿垂直于板的方向的偏移距离 y。 (3)离开电场时垂直于板方向的分速度v。 ⊥(4) 偏转角tanθ的正切值。
（老师随机检查学生的推导结果并展示）： 解：由于在电场中运动的带电粒子只受到电场力（垂直且与初速度恒定）的影响，所以不考虑重力，所以带电粒子执行准平面投掷运动。质点在电场中的运动时间 t=0vL 加速度 a=mEq=qU/md 垂直方向偏转距离：y=21at2=.2) ( 质点离开电场时垂直方向的速度电场为 v1=at=粒子 离开电场时的偏转角 θ 为： tanθ = 延伸：如果带电粒子的初速度 v0 由电场的电势差 U1 加速（从零开始）。 )，那么上面的结果是多少呢？ 第 5 页高中物理电场的重点难点，共 6 页 学生探究活动：动手推导，互动检查（教师抽查，学生推导结果并展示）： 结论： y=θ=与 q 和 m 无关 思考与讨论：让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物从静止开始，加速，然后偏转。同样的偏转电场，它们会被分成三股吗？请解释原因。 3、示波器管原理（1）示波器：核心部分是示波器管（2），用于观察电信号随时间的变化。波管的结构：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图所示）。
(3)原理：直观地显示电信号随时间变化的图形。 【问题情况】 1、示波管主要由哪些部分组成？ 2、电子枪和偏转电极用到了本节哪部分知识？ 3.回答教材P36页“思考与讨论”部分的问题。 【课堂练习】 1、下列粒子从静止状态经过电压为U的电场加速后，速度最大的是()A。质子 (11H) B. 氘核 (21H) C. α 粒子 (42He) D. 钠离子 (Na+)2。一束正离子从相同位置以相同速度进入带电平行板电容器的均匀电场。所有离子具有相同的轨迹，表明所有离子 ( ) A. 具有相同的质量 B. 具有相同的电荷 C. 具有相同的比电荷 D. 同位素属于同一元素 3. 如图 5 所示，距离两块平行金属板之间的电势差为 d，电势差为 U，电子的质量为 m，电荷为 e。它从O点沿垂直于板的方向发射，到达最远的A点，然后返回。如图所示高中物理电场的重点难点，OA=h，该电子的初始动能为( ) A.edhUB。 edUh C.eUdhD.eUhd 第7页，共6页 4. 速度为零的带电粒子被电压为U=4.0×103V的均匀电场加速后，获得的速度为5.0×103m/s。粒子通过加速电场的时间t=1.0×10-4s，不考虑重力，带电粒子的荷质比是多少？均匀电场的场强是多少？ 5. 长度为 L 的平行金属板电容器在两个板之间形成均匀电场。电荷量为+q、质量为m的带电粒子以初速度v0沿垂直于电场线的方向注入到上板中。在均匀电场下，它正好从下板边缘退出，退出时速度方向与下板正好成30°。求均匀电场的场强和两块板之间的距离。课堂小结： 1. 利用电场加速带电粒子的两种思路： 2. 利用电场使带电粒子偏转成抛物线运动的分析方法： 课后作业： 课后反思： 本课适合以下学生：已经比较熟练了。它是在掌握力学和电场基础知识的基础上进行的，初步具备分析电场相关问题的能力。考虑到学生基础好、理解接受能力强，可以充分调动学生的积极性，在共同讨论中掌握分析。问题方法。
教学效果分析问卷汇总表 从动力学和运动学角度分析 从功和能量角度分析 粒子沿平行板方向作匀速直线运动 粒子沿平行板方向作初速度为零的匀加速运动垂直板的结构 第8页 共6页 用图片和实验激发学生的兴趣，用动画模拟电子的运动，帮助学生将抽象的知识形象化、具体化。教师通过学生自主学习、合作交流，突出教学要点，完成教学目标，激发学生对科学的热爱，增强学生运用理论知识解决实际问题的能力。学生的能力存在差异。在规则推导过程中，有的学生不能按时完成，影响了对后续知识的理解。但探究模式是大势所趋，教师最好不要代学生进行推导。学生应逐步适应探究性学习，提高自主研究能力。有能力和困难的学生可以在课后单独辅导。课堂容量大，包括理论推导、猜想讨论、实验验证。教师必须进行宏观调控，合理分配时间。重点是明确基本原理，不能增加学生数量。其他例子稍后解决。本课主要是“教师主导、学生主体”。教师的“引导”以学生的“学”为基础，让学生自主探索、主动参与知识形成的全过程，力求使学生在积极愉快的课堂氛围中提高理解水平，从而达到了预期的教学效果。关于带电粒子在电场中运动教学的思考本节课的设计过程中，更好地凸显了学生学习的主体作用，老师只是一个帮助者。通过学生的主动探索，培养和提高了学生的分析、归纳、分析能力。综合能力，同时也提高学生应用信息技术的技能和能力，满足一体化的要求。
新颁布的《普通高中物理课程标准》指出：物理课程的总体目标不仅是让学生学习物理基础知识和技能，而且要使学生学会科学探究方法，培养独立思考的能力。学习能力强，能够将物理知识运用到生活和生产实践中。 45分钟的时间里，课堂上向学生提供的知识在广度和深度上必然是有限的。我们要突破传统观念的束缚，不再追求完成一节课的教学任务作为教学目标，而是以45分钟完成教学任务为目标。在几分钟内培养学生的科学探究兴趣和物理实验能力第9页（共6页）是教学的目标。基于信息技术环境积极开展物理探究活动将是未来物理课堂教学的主要形式，也是实现一体化的重要途径。的重要途径和方法。学生已在必修课1、2中学习了恒力作用下的匀速直线运动和平投运动；他们还在选修课3-1中学习了静电场的相关知识。通过对以上内容的复习，引导学生学习并比较《带电粒子在电场中的运动》课程中的两种运动状态——带电粒子的加速和自由落体运动中带电粒子的偏转和偏转。物体的平面投掷运动。运用类比的方法来学习本课。根据本课的教学内容和学生的实际情况，采取的教学方法是：课件展示以演示实验为基础，以引导学生的思维活动为主线，贯穿于教学活动的始终。学习是主体，学习是主体。教学思路。高一年级学生的思想单一、刻板。它们用于分析纯运动学、纯动力学或纯电磁学问题。学生普遍发现很难解决电场中带电粒子的偏转问题。虽然运动过程比较简单，但却综合了运动学、动力学和电磁学的知识。
本课通过复习引入新课。通过观察静电场中的电荷，它们由于静电力的作用而移动，让学生了解电场对其中的电荷有加速作用。进一步的问题：如果将带电粒子置于均匀电场中会发生什么？这就引入了主题。本次新课分为三大知识块：带电粒子加速、带电粒子偏转、示波器原理。在讲第一个知识块“带电粒子的加速度”之前，首先要求学生计算为什么电场中电子的引力可以忽略不计，从而加深学生对电场中电子引力可以忽略不计的理解。场地。在讲带电粒子的加速度时，教师演示了粉笔的自由落体运动，引导学生思考物体的自由落体运动与带电粒子的加速度之间的相似之处。通过学生的回答，引导学生将带电粒子的加速度与物体的自由落体运动进行比较，并让学生利用一切能想到的方法推导出带电粒子到达负极板时的速度。一开始，很多学生可能倾向于直接用运动学公式来解决问题。然后教师引导学生从“功是能量转换的一种量度”出发，回顾第五节“电势差”中解决静电力做功的方法，从能量角度探索该方法。即动能定理，让学生体会到动能定理方法的优越性。为了让学生充分理解带电粒子在电场中的运动，即带电粒子在电场中的运动还需要考虑重力，例如带电球在电场中的平衡问题场（课件），小球所受到的重力和电场力可以进行比较。在这种情况下，必须考虑重力；还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验课件。教师介绍密立根实验，让学生认识到建立物理模型的重要现实意义。 。为了让学生感受到物理科学在生活中的重要作用，培养学生学习物理的兴趣，教师可以利用多媒体投影带电粒子在电场中加速的实例。
