带电粒子在匀强电场中的运动

带电粒子在匀强电场中的运动

教学目标

知识目标

1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动．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．

2、知道示波管的构造和原理．

能力目标

1、渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法．

2、提高学生的分析推理能力．

情感目标

通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质．

教学建议

本节内容是电场一章中非常重要的知识点，里面涉及到电学与力学知识的综合运用，因此教师在讲解时，一是注意对力学知识的有效复习，以便于知识的迁移，另外，由于带电粒子在电场中的运动公式比较复杂，所以教学中需要注意使学生掌握解题的思维和方法，而不要一味的强调公式的记忆．

在讲解时要渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略带电粒子的重力）的科学的研究方法．

关于示波管的讲解，教材中介绍的非常详细，教师需要重点强调其工作原理，让学生理解加速和偏转问题——带电粒子在电场中加速偏转的实际应用．

教学设计示例

第九节 带电粒子在匀强电场中的运动

1、带电粒子的加速

教师讲解：这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动，关于运动，在前面的学习中我们已经研究过了：物体在力的作用下，运动状态发生了改变，同样，对于电场中的带电粒子而言，受到电场力的作用，那么它的运动情况又是怎样的呢？带电粒子在电场中运动的过程中，电场力做的功大小为 ，带电粒子到达极板时动能 ，根据动能定理， ，这个公式是利用能量关系得到的，不仅使用于匀强电场，而且适用于任何其它电场．

分析课本113页的例题1．

2、带电粒子的偏转

根据能量的关系，我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态，下面，我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况．

（教师出示图片）为了方便研究，我们选用匀强电场：平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场．

①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即 时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态．

带电粒子处于静止状态， ， ，所受重力竖直向下，场强方向竖直向下，带电体带负电，所以所受电场力竖直向上．

②若 且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动．（变速直线运动）

A、打入正电荷，将做匀加速直线运动．

B、打入负电荷，由于重力极小，可以忽略，电荷只受到电场力作用，将做匀减速直线运动．

③若 ，且与初速度方向有夹角，带电粒子将做曲线运动． ，合外力竖直向下，带电粒子做匀变速曲线运动．（如下图所示）

注意：若不计重力，初速度 ，带电粒子将在电场中做类平抛运动．

复习：物体在只受重力的作用下，以一定水平速度抛出，物体的实际运动为这两种运动的合运动．水平方向上不受力作用，做匀速直线运动，竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动．

水平方向：

竖直方向：

与此相似，当忽略带电粒子的重力 时，且 ，带电粒子在电场中将做类平抛运动．与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上，带电粒子做加速度为 的匀变速直线运动．

例题讲解：已知，平行两个电极板间距为d，板长为l，初速度 ，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为＋q．分析带电粒子的运动情况：

①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动， ；在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动， ，称为侧移．若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？

②射出时的末速度与初速度 的夹角 称为偏向角．

③ 反向延长线与 延长线的交点在 处．

证明：

．

注意：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况．如果带电粒子没有从电场中穿出，此时 不再等于板长l，应根据情况进行分析．

得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况，下面，我们看看其实际的应用示例．

3、示波管的原理：

学生首先自己研究，对照

4、教师总结：

教师讲解：本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合， 带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计．对于示波管，实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用．

5、布置课后作业

带电粒子在匀强电场中的运动