帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動

教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、理解規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動.重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動——類平拋運(yùn)動.
2、知道示波管的構(gòu)造和原理.

能力目標(biāo)
1、滲透物理學(xué)方法的教育，讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學(xué)的研究方法.
2、提高學(xué)生的分析推理能力.

情感目標(biāo)
通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的意志品質(zhì).

教學(xué)建議
本節(jié)內(nèi)容是電場一章中非常重要的知識點(diǎn)，里面涉及到電學(xué)與力學(xué)知識的綜合運(yùn)用，因此教師在講解時，一是注意對力學(xué)知識的有效復(fù)習(xí)，以便于知識的遷移，另外，由于帶電粒子在電場中的運(yùn)動公式比較復(fù)雜，所以教學(xué)中需要注意使學(xué)生掌握解題的思維和方法，而不要一味的強(qiáng)調(diào)公式的記憶.

在講解時要滲透物理學(xué)方法的教育，讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略帶電粒子的重力）的科學(xué)的研究方法.

關(guān)于示波管的講解，教材中介紹的非常詳細(xì)，教師需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其工作原理，讓學(xué)生理解加速和偏轉(zhuǎn)問題——帶電粒子在電場中加速偏轉(zhuǎn)的實際應(yīng)用.

教學(xué)設(shè)計示例

第九節(jié)

1、帶電粒子的加速

教師講解：這節(jié)課我們研究，關(guān)于運(yùn)動，在前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)研究過了：物體在力的作用下，運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了改變，同樣，對于電場中的帶電粒子而言，受到電場力的作用，那么它的運(yùn)動情況又是怎樣的呢？帶電粒子在電場中運(yùn)動的過程中，電場力做的功大小為 ，帶電粒子到達(dá)極板時動能 ，根據(jù)動能定理， ，這個公式是利用能量關(guān)系得到的，不僅使用于勻強(qiáng)電場，而且適用于任何其它電場.

分析課本113頁的例題1.

2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

根據(jù)能量的關(guān)系，我們可以得到帶電粒子在任何電場中的運(yùn)動的初末狀態(tài)，下面，我們針對勻強(qiáng)電場具體研究一下帶電粒子在電場中的運(yùn)動情況.

（教師出示圖片）為了方便研究，我們選用勻強(qiáng)電場：平行兩個帶電極板之間的電場就是勻強(qiáng)電場.

①若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即 時，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).

帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)， ， ，所受重力豎直向下，場強(qiáng)方向豎直向下，帶電體帶負(fù)電，所以所受電場力豎直向上.

②若 且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運(yùn)動.（變速直線運(yùn)動）

A、打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動.

B、打入負(fù)電荷，由于重力極小，可以忽略，電荷只受到電場力作用，將做勻減速直線運(yùn)動.

③若 ，且與初速度方向有夾角，帶電粒子將做曲線運(yùn)動. ，合外力豎直向下，帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動.（如下圖所示）

注意：若不計重力，初速度 ，帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動.

復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，以一定水平速度拋出，物體的實際運(yùn)動為這兩種運(yùn)動的合運(yùn)動.水平方向上不受力作用，做勻速直線運(yùn)動，豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動.

水平方向：

豎直方向：

與此相似，當(dāng)忽略帶電粒子的重力 時，且 ，帶電粒子在電場中將做類平拋運(yùn)動.與平拋運(yùn)動區(qū)別的只是在沿著電場方向上，帶電粒子做加速度為 的勻變速直線運(yùn)動.

例題講解：已知，平行兩個電極板間距為d，板長為l，初速度 ，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為＋q.分析帶電粒子的運(yùn)動情況：

①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動， ；在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動， ，稱為側(cè)移.若粒子能穿過電場，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢？

②射出時的末速度與初速度 的夾角 稱為偏向角.

③ 反向延長線與 延長線的交點(diǎn)在 處.

證明：

.

注意：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況.如果帶電粒子沒有從電場中穿出，此時 不再等于板長l，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行分析.

得到了帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的基本運(yùn)動情況，下面，我們看看其實際的應(yīng)用示例.

3、示波管的原理：

學(xué)生首先自己研究，對照例題，自學(xué)完成，教師可以通過放映有關(guān)示波器的視頻資料加深學(xué)生對本節(jié)內(nèi)容的理解.

4、教師總結(jié)：

教師講解：本節(jié)內(nèi)容是關(guān)于情況，是電學(xué)和力學(xué)知識的綜合， 帶電粒子在電場中的運(yùn)動，常見的有加速、減速、偏轉(zhuǎn)、圓運(yùn)動等等，規(guī)律跟力學(xué)是相同的，只是在分析物體受力時，注意分析電場力，同時注意：為了方便問題的研究，對于微觀粒子的電荷，因為重力非常小，我們可以忽略不計.對于示波管，實際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實際應(yīng)用.

5、布置課后作業(yè)