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第二节、库仑定律（1课时）教学目标（一）知识与技能1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量．2．会用库仑定律的公式进行有关的计算．3．知道库仑扭秤的实验原理．（二）过程与方法通过演示让学生探究影响电荷间相互作用力的因素，再得出库仑定律（三）情感态度与价值观培养学生的观察和探索能力重点：掌握库仑定律难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算教具：库仑扭秤(模型或挂图)．教学过程：（一）复习上课时相关知识（二）新课教学【板书】----第2节、库仑定律 提出问题：电荷之间的相互作用力跟什么因素有关？【演示】：带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过观察分析出结论(参见课本图1.2－1)．【板书】：1、影响两电荷之间相互作用力的因素：1．距离．2．电量．2、库仑定律 内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上公式：221rq q kF 静电力常量k = 9.0×109N ·m 2/C 2 适用条件：真空中，点电荷——理想化模型【介绍】：（1）．关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念．容易出现的错误是：只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正．（2）．要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下．扩展：任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律．用矢量求和法求合力．利用微积分计算得：带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷．静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则．【板书】：3、库仑扭秤实验（1785年，法国物理学家．库仑）【演示】：库仑扭秤(模型或挂图)介绍：物理简史及库仑的实验技巧．实验技巧：（1）．小量放大．（2）．电量的确定．【例题1】：试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m 1=9.10×10-31kg ，质子的质量m 2=1.67×10-27kg ．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C ．分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解．解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计．【例题2】：详见课本P 9【小结】对本节内容做简要的小结（三）巩固练习1、 复习本节课文及阅读科学漫步2、 引导学生完成问题与练习，练习1、2、4，作业3、5。
2021届高三物理一轮复习——带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子(不计重力)在匀强电场中的运动类型：(1)直线运动：初速度方向与电场方向在同一直线或由静止出发，一般用牛顿第二定律与运动学公式结合处理或用动能定理处理；(2)类平抛运动：初速度方向与电场方向垂直，一般从运动的分解的角度处理，也可用动能定理处理能量问题；(3)斜抛运动：初速度方向与电场方向有一定夹角，一般从运动的分解的角度处理．1．(2019·河南省八市重点高中联盟第三次模拟)如图1，矩形ABCD 区域存在沿A 至D 方向的匀强电场，场强为E ，边长AB ＝2AD ，质量为m 、带电荷量q 的正电粒子以恒定的速度v 从A 点沿AB 方向射入矩形区域，粒子恰好从C 点以速度v 1射出电场，粒子在电场中运动时间为t ，则( )图1A ．若电场强度变为2E ，粒子从DC 边中点射出B ．若电场强度变为2E ，粒子射出电场的速度为2v 1C ．若粒子入射速度变为v 2，则粒子从DC 边中点射出电场 D ．若粒子入射速度变为v 2，则粒子射出电场时的速度为v 122.(2020·安徽安庆市调研)如图2所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q >0)的粒子；在负极板附近有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M ∶m 为( )图2A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶13．(2019·福建龙岩市3月质量检查)如图3所示，平行边界PQ 、MN 间存在竖直向下的匀强。
高二物理带电粒子在匀强磁场中的运动教案知识与能力目标1． 理解洛伦兹力对粒子不做功2． 理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度垂直时，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动3． 推导半径，周期公式并解决相关问题道德目标培养学生热爱科学，探究科学的价值观教学重点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式和周期公式，并能用来解决有关问题。
教学难点带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的条件对周期公式和半径公式的定性的理解。
教学方法在教师指导下的启发式教学方法教学用具电子射线管，环行线圈，电源，投影仪，教学过程一 引入新课复习：1 当带电粒子以速度v 平行或垂直射入匀强磁场后，粒子的受力情况；2 回顾带电粒子垂直飞入匀强电场时的运动特点，让学生猜想带电粒子垂直飞入匀强磁场的运动情况。
二．新课1．运动轨迹演示实验 利用洛伦兹力演示仪，演示电子射线管内的电子在匀强磁场中的运动轨迹，让学生观察存在磁场和不存在磁场时电子的径迹。
现象：圆周运动。
提问：是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动呢？分析：〔1〕 首先回顾匀速圆周运动的特点：速率不变，向心力和速度垂直且始终在同一平面，向心力大小不变始终指向圆心。
〔2〕带电粒子在匀强磁场中的圆周运动的受力情况是否符合上面3个特点呢？带电粒子的受力为F 洛=qvB ，与速度垂直故洛伦兹力不做功，所以速度v 不变，即可得洛伦兹力不变，且F 洛与v 同在垂直与磁场的平面内，故得到结论：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动结论：1、带电微观粒子的质量很小，在磁场中运动受到洛伦兹力远大于它的重力，因此可以把重力忽略不计，认为只受洛伦兹力作用。
2、沿着与磁场垂直的方向射入磁场的带电粒子，在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供做向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2．轨道半径和周期• 例：一带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，速率为v ，它在磁感应强度为B 的匀强磁场中做匀速圆周运动，求轨道半径有多大？由 得 可知速度越大，r 越大。
带电粒子在匀强电场中的运动
孙爱香
教学目标：
理解带电粒子在匀强电场中的运动规律。
教学重点：
初速度方向与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动。
教学过程：
一、导入新课
出示示波管的原理图
老师：大家看一看，这（指示波器）是什么？它可以用来干什么？
学生：示波器，可以用来观察电信号随时间变化的情况。
老师：那它为什么能显示随时间变化的电信号呢？
老师：这节课我们通过学习带电粒子在匀强电场中的运动来了解示波器的原理。
这里所说的带电粒子是指微观领域里组成物质的基本粒子，例如质子、电子、原子核，由于这些粒子质量很小，因此当它们在电场中运动时，只考虑电场力。
二、带电粒子的加速
下面我们看一看带电粒子在电场中加速的运动情况。
引入带电粒子在电场中加速的动画。
从上面图可以看到：带正电的粒子在电场中做匀加速直线运动，带负电的粒子做匀减速直线运动，速度减为零后又返向加速，不能到达另一个极板。
所以我们要使带电粒子加速后到达另一极板，必须使带电粒子的初速度方向与加速度方向一致。
说明：v 0方向与电场力方向同向才能达到加速的目的。
下面请同学们从动能定理的角度推导出初速度为零的带电粒子经过加速后到达另一极板的速度v 。
由动能定理得 2
1m v 2 = uq 即 v =m
uq 2 U 表示两极板间电势差的大小，m 、q 表示加速粒子的质量及电量。
从表达式可以看到加加后的速度v 与加速电压u 有关，与带电粒子的质量、电量有前。
同一带电粒子经过不同的加速电压，获得速度不同。
加速电压越大，得到的速度越大。
不同的粒子经过同一电场加速获得的速度与粒子的质量、电量有关。
例如：下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为u 的电场后，哪种粒子的速度最大？
A ．质子
B ．氚核
C ．氦核
D ．钠离子
Na
我们一起再看书上的例1。
例题1 实验表明，炽热的金属丝可以发射电子，在炽热金属丝和金属板间加以电压 U = 2500V （如图），从炽热金属丝发射出的电子在真空中被加速后，从金属板的小孔穿出。
电子穿出后的速度有多大？
解：电子刚从金属丝射出时速度可以认为为零
由uq =2
1m v 2 得 v =m
uq 2 代入数据得 v = 3.0×107m/s
答：电子穿出后的速度为3.0×107m/s.
老师：下面再研究带电粒子在电场中的偏转
刚才看到带电粒子进入电场时，初速度为零或者初速度方向与电场力方向在一条直线上，下面我们再来看带电粒子垂直进入电场时，即初速度方向与电场力方向垂直，那么粒子的运动情况又怎样。
三、带电粒子的偏转
引入视频
阴极射线管中电子的偏转及带电粒子在电场中的偏转（先演示正电荷的偏转情况，然后让同学回答如果是负电荷，情况怎样。
再演示负电荷的偏转）
老师：看完正、负电荷在电场的偏转后，分析粒子的受力特点及运动性质。
学生：粒子受电场力并且电场力方向与初速度方向垂直，粒子做匀变速曲线运动，在初速度方向做匀速直线运动，电场力方向作初速度为零的匀加速直线运动。
老师：从画面上可以看到带电粒子射出电场时已偏离了刚开始的入射方向，发生了偏转，正电荷受到向下的电场力向下偏转，负电荷受到向上的电场力向上偏转。
正、负电荷在匀强电场中均作匀变速曲线运动，对于匀变速曲线运动我们用运动的合成与分解来研究。
带电粒子的运动可以分解为初速度方向和力的方向，初速度方向作匀速直线运动，力的方向上作初速度为零的匀加速直线运动。
对于带电粒子的这种运动通常用偏转位移和偏转角来定量研究它的偏转程度。
偏转位移：指带电粒子离开电场时沿力的方向上的位移
偏转角θ：指带电粒子离开电场时的速度偏离初速度的夹角
下面请同学们结合带电粒子在电场中偏转示意图，大家推导一下带电粒子在电场中的偏转位移及偏转角θ y =21gt 2 =21m Eq (0v L )2 =21md uq (0v L )2 =d
mv uqL 2022 tan θ=0v v y =0v at =0
0v v L
m Eq =20m v EqL =d m v uqL 20 例题2 一电子水平射入如上图所示的电场中，射入时的速度v 0 = 3.0×107m/s. 两极板的长度l = 6.0 cm ，相距d = 2 cm ，极板间的电压U = 200 V. 求电子射出电场时竖直偏移的距离y 和偏转的角度
.
解：电子在电场力方向做初初速度为零的匀加速直线运动
加速度a =
m F =m Eq =md uq 由y =2
1at 2得电子射出电场时偏转位移 y =21×md uq (0
v L )2 代入数值得 y = 0.36 cm
电子离开电场时沿电场力方向的分速度
v y = at =m Eq t =md uq 0
v L 所以电子离开电场时的偏转角tan θ=0v v y =d m v ql 20u
代入数据得φ= 6.80
思考：若将U = 800 v ，结果又怎样？猜想后引入动理，说明偏转电压变大或变小对偏转位移的影响。
小结：这一节课主要讲了两个问题：
带 电 粒 子 在 电 场 中 的 运 动 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧=======⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=-=)(:tan )(2121:2102121200020202202类似于平抛运动运动的合成与分解方法偏转一般用动能定理处理方法时当初速度为直线加速m dv qUl v v at v v v v l m qE at y t v x m v qU m v m v qU y y x t t φ。
