9、带电粒子在电场中的运动教案.DOC

第八节 、带电粒子在电场中的运动 （2课时） 教学目标（一）知识与技能 1．了解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―带电粒子的偏转(类平抛运动)。 3．知道示波管的主要构造和工作原理。 （二）过程与方法 培养学生运用力学和电学的知识综合分析解决带电粒子在电场中的运动。 （三）情感态度与价值观 1．渗透物理学方法的教育：突出主要因素，忽略次要因素，运用理想化方法粒子重力2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识实际应用。 重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律 难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。动能定理、平抛运动规律、牛顿定律教学过程： （一）复习牛顿定律　　F与a方向相同 2.动能定理 3.平抛运动规律　　　　 　　　　　　　　竖直分方向是自由落体运动　　 　 （二）新课教学，而一个质子在的电场中所受的电场力约是，容易看出重力远小于电场力。以具体数值加深学生对此的理解和记忆）。 （2）微粒、小油滴再没有说明时一般都要计它的重力 2．带电粒子在电场中的运动情况⑴．带电粒子在电场中所受合力为零即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 例 ：在电场中处于静止状态，分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，，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，所以带负电。，得 ⑵．带电粒子在电场中电场力且与初速度方向在同一直线上时，带电粒子将做加速或减速直线运动 (变速直线运动)例：如图所示，一个质量为，带电量为的正粒子以初速度从左板射入电压为、间距为的平行板电容器之间，试求粒子运动到右板时的动能？ （先让学生分两组分别用动力学、动能定理求解本问题，展示学生的做题过程，让学生亲身体验两种解法的优劣） 总结：带电粒子在电场中直线运动（如图），发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为零。 解：电荷量为的电子从金属丝移动到金属板，两处的电势差为U，电势能的减少量是。减少的电势能全部转化为电子的动能，所以 解出速度并把数值代入，得 【思考与讨论】若带电粒子在电场．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度⊥E，⊥，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）与的长度，相距，极板间的电压。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离和偏转的角度。 解：电子在垂直于板面的方向受到静电力。由于电场不随时间改变，而且是匀强电场，所以整个运动中在垂直于板面的方向上加速度是不变的。加速度是 电子射出电场时，在垂直于板面讣向偏移的距离为 其中为飞行时间。由于电子在平行于板面的方向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由可求得 将和代入的表达式中，得到 代入数值后，得： 即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离0.36cm。 由于电子在平行于板面的方向不受力，它离开电场时，这个方向的分速度仍是，而垂直于板面的分速度是 离开电场时的偏转角度可由下式确定 代入数值后，得 总结：带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似，有时像自由落体运动，有时像抛体运动，依初速度是否为零而定。不过，重物在重力场中受到的力跟质量成正比，因此不同质量的物体具有相同的加速度。但是带电粒子在电场中受到的力跟它的电荷量成正比，而电荷量相同的粒子可能质量不同，因而它们在电场中的加速度一般不会相同，这是静电场与重力场的重要区别。 【讨论】：若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，各式又需怎样？指导学生列出4．带电粒子在电场中的运动示波管 （1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管 （2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。 （3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。 间不加电压，在间加上如右图所示的电压，则在荧光屏上得到一条与轴重合的直线；若再在间加上如左图所示的电压，则在荧光屏上就可得到如右图的图形。 （5）示波管加的是待显示的电压信号，通常加的是机器自身产生的锯齿形电压（如图），叫做扫描电压。若电压信号是周期性的，且扫描电压和信号电压周期相同，就可在荧光屏上得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图像。 （三）小结：1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 （1）力和运动的关系——牛顿第二定律 根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况． （2）功和能的关系——动能定理 根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从