《带电粒子在电场中的运动》教学设计.pdfVIP

带电粒子在电场中的运动 撰写：玉环中学 柳秀金 黄君明 指导：玉环县教研室郑青岳 一、教材分析 带电粒子在电场中的运动问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中 的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，通过对本节知识的学习，学生能够 把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对 力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带 电粒子在磁场中的运动打下基础。 教材是通过问题探究和例题的形式来研究带电粒子的加速和偏转问题，教材先从能量角 度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的 平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。 二、教学目标 1.知道带电粒子在电场中受力情况。 2.会用动能定理和牛顿运动定律计算带电粒子在电场中的加速问题。 3.会利用运动合成与分解分析解决带电粒子的偏转问题，会计算偏转距离和偏转角度。 4.通过带电粒子的加速和偏转的推导过程，理解研究粒子 在电场中运动的处理方法。 三、教学过程 （一）演示实验，导入新课 1．出示示波器 （如图1），说明示波器的作 用。 2．介绍示波器的主要结构：示波管（如图2）， 图1 图2 其显示屏是一个荧光屏。 3．打开示波器，使荧光屏上出现一亮斑，改变亮斑的亮度及位置，再使荧光屏上出现一 正弦曲线，如图3 甲、乙、丙、丁，说明示波器上的亮斑是电子打在荧光屏上而产生的。 1 甲 乙 丙 丁 （亮斑位于原点） （亮斑在x 正半轴） （亮斑在第三象限） （形成正弦曲线） 图3 4．提出问题：示波管电子来自哪里？它怎么会运动？它为什么会打在不同的位置上？它 为什么会出现一条曲线？由此引入新课。 【设计意图】故设悬念，激发学生对电子 （带电粒子）运动的探究欲。 （二）带电粒子的加速问题 问题1：打在显像管屏幕上的电子来自哪里？ 这是一个简单的问题。炽热的金属可以发 射出电子，这叫热电子。一般金属在温度高于 1000℃左右时，就会向外发射出大量的电子。 图4 所以，只要给一个灯丝加热，就可以让灯丝变 成炽热，而向外发出电子。由此，在图1上作补充，得图4。 问题2：灯丝发射出来的电子一般都聚焦在灯丝附近，（这些电子还会阻碍灯丝继续发出 热电子）怎样使发出的电子离开灯丝并获得很大的速度？ （1）教师将问题转化 （考虑更为一般的问题）：如何对带电粒子 加速？并让学生分组讨论。 （2）教师提示学生考虑： ①用什么样的电场加速？ ——都可以，先考虑用简单的电场，即匀强电场，可以从平行 板电容器两板间获得，如图5。 ②重力是否要考虑？ -30 -19 图5 教师给出具体数值：电子质量 m 0.9×10 kg,电量 e 1.6×10 C,设电场强度 3 E 2.5×10 V/m,由学生计算。因重力远远小于粒子的电场力，故重力可以忽略不计。 教师进一步指出一般而言微观粒子如电子、质子等除有明确说明和明确暗示外，不记重 力，但并不能忽略质量。一般而言带电液滴、小球等除有明确说明和明确暗示外，应该考虑 重力。 ③带电粒子有没有初速度？ 带电粒子可能有初速度，但先从简单的运动——初速度为零的情形入手。 （3）学生推导 2