带电粒子在电场中的运动(公开课)

课题:9 、带电粒子在电场中的运动执教者:龙步来一、教学目标: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。

4.培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。

5．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

6．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

二、重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律三、难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

四、课时:2个课时五、教学过程：（一）引入:复习力学及本章前面相关知识要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。

（二）授新1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，mgqE ，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。

又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

⑵．若∑F≠0（只受电场力）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)◎打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。

设电荷所带的电量为q ，板间场强为E电势差为U ，板距为d, 电荷到达另一极板的速度为v,则电场力所做的功为：qEL qU W == 粒子到达另一极板的动能为：221mv E k = 由动能定理有：221mv qU =（或221mv qEL = 对恒力）※若初速为v 0，则上列各式又应怎么样？让学生讨论并列出。

◎若打入的是负电荷（初速为v 0），将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨论，并得出结论。

请学生思考和讨论课本P 33问题分析讲解例题1。

（详见课本P 33）【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F ≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？（曲线运动）---引出2．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v 0⊥E ，则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，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。

第4节带电粒子在电场中的运动教学目标1．能运用牛顿运动定律及运动学公式研究带电粒子在电场中的运动。

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．掌握带电粒子在电场中加速和偏转问题的处理方法。

4．了解示波管的构造和基本原理。

教学重难点教学重点带电粒子在电场中的两种运动方式——加速和偏转。

教学难点类平抛运动的分解。

教学准备多媒体设备、示波器。

教学过程新课引入展示图片：示波器教师：带电粒子在电场中受到静电力的作用，速度会发生改变。

在示波器和直线加速器等设备中，常通过电场来控制带电粒子的运动。

这些仪器是怎样控制带电粒子运动的呢？讲授新课一、带电粒子加速教师：示波器中的电子枪就是通过电场来使粒子加速的，如图所示，金属丝加热后发射出电子，在金属丝和金属板之间的电场作用下，获得动能。

微观粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，受到的重力和电场力相比小得多，重力一般忽略不计，只考虑静电力对运动状态的影响就可以。

教师：首先，我们用我们前面所学过的牛顿第二定律和运动学公式来推导一下粒子被加速以后的速度是多大。

由牛顿第二定律得 a =F m=eE m=eU md由运动学公式得v 2−0=2ad解得v =√2ad =√2eUm当初速度不为0时，把0换成v 0，则得v ＝√v 02+2eU m其次，我们再换成动能定理来推导一下，(1)若带电粒子的初速度为零，则eU ＝12mv 2，末速度v =√2eU m。

(2)若粒子的初速度为v 0，则eU ＝12mv 2－12m v 02，末速度v ＝√v 02+2eU m。

通过推导，我们发现用牛顿第二定律和运动学公式来推导时加速度要保持恒定不变，也就是说合外力不变，电场力不变，电场强度不变，两极板之间的电压不变，所以它只适用于匀强电场，用动能定理的时候，则不考虑中间的过程以及力和加速度是否改变，所以动能定律不但适用于匀强电场，还适用于非匀强电场。

教师总结：解决粒子在电场中直线运动问题的两种方法，(1)用牛顿运动定律和运动学规律。