《5 带电粒子在电场中的运动》课堂教学教案教学设计(统编人教版).pdf

带电粒子在电场中的运动

【教学目标】

1．理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。

2．知道示波管的构造和基本原理。

3．通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力。

4．通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。

【教学重点】

带电粒子在匀强电场中的运动规律。

【教学难点】

综合应用力学和电学知识处理偏转问题。

【教学过程】

一、新课导入

教师活动：给学生抛出2012年全世界粒子物理学界最振奋人心的消息：发现“上

帝粒子”。

给大家讲述中国科学院卡弗里理论物理研究所2012年KITPC拓展项目活动，欧洲

核子中心大型强子对撞机原理。

结合北京正负电子对撞机的图片讲述参观感受，介绍电子直线加速原理与世界粒子

物理研究前沿对接，引入新课。

二、新课教学

1．教学任务：带电粒子在电场中的的平衡问题

师生活动：出示问题

问题1：水平放置的两平行金属板间有一匀强电场，已知板间距离为d=5cm，有一

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质量为m=1.0×10kg、带负电的液滴悬浮其中，其电荷量为5.0×10C，要使液滴处于

静止状态，两极板间应加多大的电势差？哪块极板的电势较高？

以提问的方式，师生共同分析得出结论，投影解题过程。

学生回答：略

2．教学任务：带电粒子的加速

师生活动：出示问题

问题2：如图，两平行极板之间的距离为d，板间存在场强

为E的匀强电场，有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极

板附近由静止加速，求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度

及所需时间。

问题3：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，

有一电荷量为e，质量为m的电子，从左侧极板附近由静止加速，

求：电子的加速度、到达右侧极板时的速度及所需时间。

问题4：如图，两平行极板之间的距离为d，板间电压为U，

有一电荷量为e，质量为m的电子，以初速度为v从左侧极板附

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近加速，求：电子的加速度和到达右侧极板时的速度。

学生分三组，分别完成问题2、问题3和问题4，分别汇报结果。

征求不同的解法和思路，总结出两种不同的处理思路：动力学观点和能量观点。

方法一：先求出带电粒子的加速度：

再根据

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

方法二：由W=qU及动能定理：

得：

到达另一板时的速度为：

深入探究：

（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（恒力任何电场）

讨论各方法的实用性。

（2）若初速度为v（不等于零），推导最终的速度表达式。

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学生思考讨论，列式推导（教师抽查学生探究结果并展示）教师最后点拨拓展：

推导：设初速为v，末速为v，则据动能定理得

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所以

v=0时，）

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方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。

教学任务：拓展1

在加速问题中，如果两极板是其他形状，例如图中所示电场，中间的电场不再均匀，

上面的结果是否仍然适用？为什么？

3．教学任务：带电粒子的偏转

师生活动：投影问题5

问题5：如图所示，电子以初速度v垂直于电场线射入匀强电场中，两极板之间的

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电压为U，板长为l，板间距离为d，电子电荷量为e，质量为m，初速度为v水平向