1、九、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)從容說(shuō)課 本節(jié)介紹帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一是帶電粒子在電場(chǎng)中的加速,二是帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),并且結(jié)合這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)介紹了示波管的原理 本節(jié)的主要特點(diǎn)是：(1)基礎(chǔ)性強(qiáng),以后的許多問(wèn)題中都會(huì)應(yīng)用該部分內(nèi)容(2)方法性強(qiáng),要求綜合能力較強(qiáng),需要?jiǎng)幽芏ɡ?、平拋運(yùn)動(dòng)等知識(shí)(3)通過(guò)示波器加深應(yīng)用、實(shí)踐 結(jié)合本節(jié)教材的特點(diǎn)和地位,定位本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)如下： 1理解帶電粒子的加速、偏轉(zhuǎn)(在電場(chǎng)中僅受電場(chǎng)力)的規(guī)律，并能分析解決相關(guān)問(wèn)題 2知道示波管的構(gòu)造和基本原理 本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)定位于對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解 本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)定位于運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合處理偏轉(zhuǎn)問(wèn)

2、題 為了使大家能夠通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)融會(huì)貫穿力電知識(shí),提高大家應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力，在教學(xué)中采用知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)重現(xiàn)、一題多解、方法歸納、實(shí)例應(yīng)用等多種方法拓寬大家的思路，鍛煉大家的能力，充分發(fā)揮大家的主觀能動(dòng)性完成教學(xué)目標(biāo) 本節(jié)的教學(xué)程序如下： 導(dǎo)入復(fù)習(xí)力學(xué)知識(shí)帶電粒子加速問(wèn)題的探究拓展應(yīng)用帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題探究拓展應(yīng)用示波管原理探索小結(jié)教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問(wèn)題 2知道示波管的構(gòu)造和基本原理 二、能力目標(biāo) 通過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)過(guò)程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力 三、德育目標(biāo) 通過(guò)知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的精神教學(xué)

3、重點(diǎn) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和力學(xué)知識(shí)綜合處理偏轉(zhuǎn)問(wèn)題教學(xué)方法 講授法、歸納法、互動(dòng)探究法教學(xué)用具 投影儀、投影片、示波器課時(shí)安排 l課時(shí)教學(xué)過(guò)程 投影本節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)法指導(dǎo) (一)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1理解帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn)情況 2運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析示波管的原理 (二)學(xué)法指導(dǎo) 1結(jié)合力學(xué)知識(shí)綜合分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況 2通過(guò)示波管的原理認(rèn)識(shí)深化對(duì)知識(shí)的理解 學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程 導(dǎo)入課題 帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來(lái)控制或改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng) 具體應(yīng)用有哪些呢?本節(jié)課我們來(lái)

4、研究這個(gè)問(wèn)題以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例 板書(shū)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 新課教學(xué) 相關(guān)知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí)回顧 投影思考題1牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?2動(dòng)能定理的表達(dá)式是什么?3平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)4電場(chǎng)力做功的計(jì)算方法學(xué)生活動(dòng)結(jié)合自己的實(shí)際情況回顧復(fù)習(xí)師生互動(dòng)強(qiáng)化認(rèn)識(shí)1a=F合/m(注意是F合)2W合=Ek=(注意是合力做的功) 4W=Fscos(恒力勻強(qiáng)電場(chǎng)) W=Uq(任何電場(chǎng)) (一)帶電粒子的加速 提出問(wèn)題 要使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向該怎么辦? (相關(guān)知識(shí)鏈接與在一條直線上，改變速度的大小；與成90，僅改變速度的方向；與成一定角度，既改變速度的大小又改變速度的方向) 學(xué)生探究活動(dòng) 結(jié)合相

5、關(guān)知識(shí)提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性 學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案激勵(lì)評(píng)價(jià) 師生互動(dòng)歸納 方案1：v0=O，僅受電場(chǎng)力就會(huì)做加速運(yùn)動(dòng)，可達(dá)到目的 方案2：v0O，僅受電場(chǎng)力，電場(chǎng)力的方向應(yīng)同v0同向才能達(dá)到加速的目的 投影加速示意圖學(xué)生探究活動(dòng)上面示意圖中兩電荷電性換一下能否達(dá)到加速的目的?(提示：從實(shí)際角度考慮，注意兩邊是金屬板)學(xué)生匯報(bào)探究結(jié)果不可行,直接打在板上學(xué)生活動(dòng)結(jié)合圖示動(dòng)手推導(dǎo)當(dāng)v0=0時(shí)，帶電粒子到達(dá)另一板的速度大小抽查學(xué)生的結(jié)果展示、激勵(lì)評(píng)價(jià)教師點(diǎn)撥拓展方法一：先求出帶電粒子的加速度：a=再根據(jù)vt2-v02=2ad 可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開(kāi)始被加速時(shí)獲得的速度為： vt= 方法二

6、：由W=qU及動(dòng)能定理：W=Ek=mv2-0 得：qU=mv2 到達(dá)另一板時(shí)的速度為： v=. 深入探究 1結(jié)合牛頓第二定律及動(dòng)能定理中做功條件(W=Fscos恒力 W=Uq 任何電場(chǎng))討論各方法的實(shí)用性 2若初速度為v0(不等于零)，推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式 學(xué)生活動(dòng) 思考討論 列式推導(dǎo) 抽查學(xué)生探究結(jié)果并展示 教師點(diǎn)撥拓展 1推導(dǎo)：設(shè)初速為v0，末速為v，則據(jù)動(dòng)能定理得 Uq=mv2-mv02 所以v= (v0=0時(shí)，v=) 方法滲透理解運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)會(huì)求解方法，不去死記結(jié)論。2方法一：必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)中使用（F=Eq,F為恒力，E恒定） 方法二：由于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，公式W=Uq同樣適用，故后一種可

7、行性更高，應(yīng)用程度更高 實(shí)例探究課本例1 第一步：學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo) 第二步：對(duì)照課本解析歸納方法 第三步：教師強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)(計(jì)算先推導(dǎo)最終表達(dá)式再統(tǒng)一代人數(shù)值運(yùn)算，統(tǒng)一單位后不用每個(gè)量都寫(xiě)，只在最終結(jié)果標(biāo)出即可) 過(guò)渡如果帶電粒子在電場(chǎng)中的加速度方向不在同一條直線上，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況又如何呢?下面我們通過(guò)一種較特殊的情況來(lái)研究 (二)帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 投影如圖所示，電子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中 問(wèn)題討論 1分析帶電粒子的受力情況 2你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么? 3你能類比得到帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎? 學(xué)生活動(dòng)討論并回答上述問(wèn)題： 1關(guān)于帶電粒子的

8、受力，學(xué)生的爭(zhēng)論焦點(diǎn)可能在是否考慮重力上 教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)對(duì)于基本粒子，如電子、質(zhì)子、粒子等，由于質(zhì)量m很小，所以重力比電場(chǎng)力小得多，重力可忽略不計(jì)對(duì)于帶電的塵埃、液滴、小球等，m較大，重力不能忽略不計(jì) 2帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向成90角的作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類似于力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法是運(yùn)動(dòng)的合成和分解 3帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)也可采用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法進(jìn)行 CAI課件分解展示 1帶電粒子在垂直于電場(chǎng)線方向上不受任何力，做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2在平行于電場(chǎng)線方向上，受到電場(chǎng)力的作用做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 深入探究 如右

9、圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q,平行板長(zhǎng)為L(zhǎng),兩板間距為d，電勢(shì)差為U，初速為v0試求： 1帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)問(wèn)t 2粒子運(yùn)動(dòng)的加速度 3粒子受力情況分析 4粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離 5粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度 6粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度大小 7粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度 學(xué)生活動(dòng) 結(jié)合所學(xué)自主分析推導(dǎo)抽查學(xué)生活動(dòng)結(jié)果并展示,教師激勵(lì)評(píng)價(jià)投影示范解析解：由于帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受力僅有電場(chǎng)力(與初速度垂直且恒定)，不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=加速度a=qU/md豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：y=at2=粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度為v1=at=速度為：

10、v=粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為：tan= 拓展若帶電粒子的初速v0是在電場(chǎng)的電勢(shì)差U1下加速而來(lái)的(從零開(kāi)始)，那么上面的結(jié)果又如何呢?(y,) 學(xué)生探究活動(dòng) 動(dòng)手推導(dǎo)、互動(dòng)檢查 抽查學(xué)生推導(dǎo)結(jié)果并展示結(jié)論 y=arctan與q、n無(wú)關(guān)(三)示波管的原理出示示波器教師演示操作光屏上的亮斑及變化掃描及變化豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察學(xué)生活動(dòng)觀察示波器的現(xiàn)象閱讀課本相關(guān)內(nèi)容探究原因教師點(diǎn)撥拓展，師生互動(dòng)探究多媒體展示示波器的核心部分是示波管，由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成投影示波管原理圖： 電子槍中的燈絲K發(fā)射電子，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，得到的速度為： v0=如果在偏

11、轉(zhuǎn)電極yy上加電壓電子在偏轉(zhuǎn)電極yy的電場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電極yy后沿直線前進(jìn)，打在熒光屏上的亮斑在豎直方向發(fā)生偏移其偏移量y為y=y+Ltan因?yàn)閥= tan所以y=U+L =U=tan(L+)如果U=Umaxsint則y=ymaxsint學(xué)生活動(dòng)結(jié)合推導(dǎo)分析教師演示現(xiàn)象(四)拓展應(yīng)用 如圖所示,兩個(gè)帶電荷量分別為3q和q的帶電粒子P1、P2以相同速度從O點(diǎn)垂直場(chǎng)強(qiáng)方向射入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在極板A上的C點(diǎn)和D點(diǎn)已知AC=CD，那么P1、P2的質(zhì)量之比為( ) A4：3 B1：3 C2：3 D3：4參考答案D三、小結(jié)1同學(xué)結(jié)合板書(shū)自結(jié)。2結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)檢查學(xué)習(xí)情況3投影示范小結(jié)四、作業(yè)1課本課后作業(yè)2預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“練習(xí)使用示波器”，了解示波器3閱讀下節(jié)“靜電的利用和防止”，查找更多的相關(guān)資料五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1幾種不同的正粒子都由靜止開(kāi)始經(jīng)一定的電勢(shì)差加速后，垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，已知它們?cè)陔妶?chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌跡完全相同，則（ ） A它們是經(jīng)相同的電勢(shì)差加速后射入 B被加速后它們一定具有相同的速度 C被加速后它們一定具有相同的動(dòng)能 D它們射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度相同 2在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一個(gè)僅受電場(chǎng)力運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)電荷必定不可能( ) A從電勢(shì)為零的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)不為零的點(diǎn) B從電勢(shì)為零的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)為零的另一點(diǎn)