1.9 带电粒子在电场中的运动

第九节 带电粒子在电场中的运动 【教材分析】 本节是高中物理课本选修3-1第一章第九节的内容。电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。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。在教学大纲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。 【教学目标】 （一）知识与技能 1．了解带电粒子在电场中的运动———只受电场力，带电粒子做匀变速运动。 2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。 3．知道示波管的主要构造和工作原理。 （二）过程与方法 通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力 （三）情感、态度与价值观 通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神 【教学重点】 带电粒子在匀强电场中的运动规律 【教学难点】 运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题 【教学方法】 讲授法、归纳法、互动探究法 【教具】 多媒体课件、示波器演示仪 【教学过程】 （一）学生课下复习力学及本章前面相关知识 教师检查学案中[预习自检]部分，并对学生进行激励评价。 （二）引入新课 带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。直线加速器 就是在真空金属管中加上高频交变电场使带电粒子获得高能的装置 (如图所示)，它能帮助人们更深入地认识微观世界．你想知道它的 加速原理吗？ （三）进行新课 一、带电粒子的加速 【问题情境1】 1．如右图所示，在加上电压并处于真空的金属板附近有一带正电粒子， 带电粒子在电场中受哪些力作用？重力可以忽略吗？ 电场力、重力； 对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多， 重力可忽略不计。 对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力一般不能忽略。 2.如果上述粒子初速度为零,在电场力作用下向哪里运动？做什么运动？ 向负极板运动；做初速度为零的匀加速直线运动 3.如两板间电势差为U，板间距为d，你能求得q到达负极板时的速度v吗？有几种方法可求? （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、v2-0=2ad，可求出v= （2）运用能量观点求解，qU=mv2/2，可求出v= 【思考与讨论】 1.上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不再均匀，上述两种方法是否仍然使用？为什么？ 学生讨论回答得出结论———非匀强电场中的加速问题qU=△Ek同样适用。 故后一种可行性更高，应用程度更高。 2.若带正电粒子以V0负板向正板运动，分析粒子运动情况。 明确粒子V，a的变化情况 3.若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场，不计重力作用， 它的受力有什么特点？运动情况如何？ 只受垂直于初速度方向的电场力；曲线运动 二、带电粒子的偏转 教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中． 【问题情境2】 1.这种运动规律与力学中的那种运动相似？这种运动的研究方法是什么? 粒子的运动与平抛运动类似，应用运动的合成与分解知识分析处理，一般将匀变速曲线运动分解为：沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的初速度为0的匀加速直线运动． 2．你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗? 如右图所示，在真空中放置一对金属板Y和Y/ ,把两板接到电源上，于是两板间出现了电场。现有一个带电粒子射入电场，求出它射出电场时在竖直方向偏移原来运动方向的距 ... ...