带电粒子在电场中的运动教学设计与反思.doc

带电粒子在电场中的运动教学设计与反思
课题
带电粒子在电场中的运动

授课时间
2015-9-15
教者：高晓伟
重点
带电粒子在电场中的偏转问题
难点
带电粒子在电场中加速偏转类的综合问题

关键
合理熟练应用牛顿定律，动量守恒定律和动能定理解决粒子在电场中的运动。
教法
归纳、探究 讨论、 讲练结合法
学法
综合 练习反馈
教具
投影仪等
教学目标
一. 知识目标
1. 理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析加速和偏转方向的问题。
2. 知道示波管的构造和基本原理。
二．能力目标
1.通过带电粒子电场中加速偏转过程的分析，培养学生的分析推理能力。
2.为下阶段磁场的学习打下夯实的知识储备。
三、情感、态度与价值观：
了解带电粒子在电场中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

板书设计
一、带电粒子在电场中的加速问题
1.用力和运动的观点讨论

2.用功和能的观点讨论
二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动

三、带电粒子在电场中的加速偏转综合问题

离开电场时的偏转角：

离开电场时的偏移量：

教学过程
教法及学法
教学内容

引入新课

理论探究

理论数据分析

得出结论

学生反馈练习

组织学生讨论

与实际联系示波管

学生练习

师生共同小结

引课：
思考：
1. 带电粒子在电场中的运动和什么因素有关？
2. 解决的途径有哪些？
讲授新课：
一、带电粒子在电场中的加速问题
1.用力和运动的观点讨论
在匀强电场中带电粒子做匀加速直线运动，可通过牛顿定律和匀变速运动的运动学公式进行讨论．
2.用功和能的观点讨论①

根据动能定理，在任意电场中可通过①式求解，在匀强电场中即可通过①式又可通过②式求解
①
②
③
②

例1. 在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放，已知质子和α粒子的电性相同，带电量之比为1:2，质量之比为1:4，则到达B点时，它们的速度大小之比为多少？
例2. 在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子到达Q板时的速率，下列解释正确的是（ ） A.两板间距离越大，加速时间就越长，则获得的速率就越大.
B.两板间距离越小，加速时间就越长，则获得的速率就越大
C.与两板间的距离无关，仅与加速电压有关
D.以上解释都不对.

二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动
垂直射入匀强电场的带电粒子,在电场中的偏转是类平抛问题,与重力场中的平抛运动处理方式相似,也就是“正交分解”法.即在垂直电场线方向上为匀速运动，在平行电场线方向上为初速度为零的匀加速运动．注意( 1)合分运动的等效性、独立性和等时性(2)对每个分运动及合运动用能量的观点处理问题.
习题训练：
例1. 一束电子自下而上进人一水平方向的匀强电场后发生偏转，则电场方向为__________，进人电场后，电子的动能________（填”增加”、”减少”或”不变”）.
例2. a、b、c、d为匀强电场中的四个等势面，一个电子从N点平行于等势面方向射入匀强电场后的运动轨迹如实线NM，由此可知（ ） A.电子在N的动能大于在M点的动能
B.电子在N点的电势能小于在M点的电势能
C.电场强度方向向左
D.电场中a点电势低于b电电势
例3.二价氧离子与一价碳离子从水平放置的平行金属板的中央沿垂直于电场方向发射，在下列各种情况下，求它们飞出电场时，在竖直方向上偏移的位移大小之比？
. 1.射入时速度相同
2.射入时动量相同
3.射入时动能相同
4.经相同电压加速后射入
例4.如图是一个说明示波管工作的部分原理图，电子经过加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开偏转电场时偏移量为h，两平行板间距为d，电压为U，板长为L，每单位电压引起的偏移量（h/U）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用的办法是（ ） A.增加两极板间的电势差U
B.尽可能缩短板长L
C.尽可能减小板间距d
D.使电子的入射速度v0大些
例5.带电粒子射入两块平行极板间的匀强电场中，入射方向跟极板平行，重力忽略.若初动能为Ek，则离开电场时的动能为2Ek，如果初速度增为原来的2倍，则离开电场时的动能为（ ）
A.3Ek B.4Ek C.17Ek/4 D.9Ek/2
三、带电粒子在电场中的加速偏转综合问题
带电粒子先经加速电场加速后进入偏转电场做类平抛运动.

离开电场时的偏转角：

离开电场时的偏移量：
习题训练：
例1．一束电子流在经U1＝5000V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d＝1.0cm，板长L＝5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？
例2. 静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间的电场,在偏转电压U2的作用下偏转一段距离.现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该（ ） A.使U2加倍
B.使U2变为原来的4倍
C.使U2变为原来的 倍
D.使U2变为原来的1／2倍
例3．电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块平行板间的匀强电场中,在满足电子射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角Φ变大的是（ ）
A.U1变大,U2变大 B.U1变小,U2变大
C.U1变大,U2变小 D.U1变小,U2变小
例4．有一电子(电量为e)经电压U0加速后进入两块间距为d、电压为U的平行金属板间．若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场．求： (1)金属板AB的长度 (2)电子穿出电场时的动能 ．
例5．空间某区域有场强大小为E的匀强电场，电场的边界MN和PQ是间距为d的两个平行平面，如果匀强电场的方向第一次是垂直于MN指向PQ界面，第二次是和MN界面平行.在这两种情况下，一个带电量为q的粒子以恒定的初速度垂直于MN界面进入匀强电场，带电粒子从PQ界面穿出电场时动能相等，则带电粒子进入电场时的初动能是多大？（不计重力）

小结：在今天的学习中我们重点探究了以下三个问题
一、带电粒子在电场中的加速问题
二、带电粒子在匀强电场中做类平抛运动
三、带电粒子在电场中的加速偏转综合问题

课后作业：
所发的练习5、8、10题。

教学反思：
本节知识与力学知识联系很紧又是高考的热点问题，在讲解本节内容过程中要复习一下有关的知识，以产生知识的迁移，本人在这块对学生估计过高浪费了一定时间，由于带电粒子在电场中加速和偏转的公式较复杂，所以在教学中要使学生在学习中掌握解题的思维和方法，而不是记公式。通过学习后我感觉到本节课可以只讲授带电粒子在匀强电场中的偏转及其应用，由单纯的带点粒子的偏转→偏转之后出电场打在荧光屏上，分析打在荧光屏上的位置与电场两端电压U的关系→粒子分别进入两个相互垂直的电场(示波管的内部结构，实际应用1)→讨论当电场一定时，荧光屏的大小(实际应用2)→当两极板的电压都在变化时，亮点的位置变化情况→高考真题。通过这样的讲授，理论和实际结合的更为紧密，把带电粒子在电场中的偏转的内容讲解的更为透彻。