2020-2021学年5 带电粒子在电场中的运动教学设计

第十章 5.带电粒子在电场中的运动

【教学目标】

目标与素养

1.通过探究活动结合生活实际，认识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.引导学生经历科学探究过程于知道示波管的构造和基本原理，能解释相关的物理现象。

情境与问题

1. 通过对前面所学的静电场等相关知识的综合应用引出本节所学的新知识，联系有关的电学知识进行深人的学习。通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神。

2.通过对平抛运动规律的复习，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律，学会“化曲为直”的思想

3.通过对自由落体运动规律的复习，理解粒子在电场中的受力特征和功能关系，注重学生“猜想假设—模型分析—总结经验”能力的培养学会把抽象的问题具体化的方法

过程与方法

1.通过对带电粒子在电场中加速、偏转过程的分析，培养学生的分析、推理能力。

2.通过由浅人深、层层推进的探究活动，让学生逐步了解示波管的基本原理。

3.使学生进一步发展“猜想—实验—理论”的科学探究方法，让学生主动思维，学会学习，提高学习物理的兴趣。

【重点难点】

 重点

带电粒子在匀强电场中的运动规律。

难点

运用电学知识和力学知识综合处理带电粒子在电场中的偏转问题。

【课前准备】

教师准备：多媒体、示波器

学生准备：课前预习，准备学具，查阅资料，观察生活中的相关现象，分组调研等。

【教学过程】

一、自学导引

知识点1 带电粒子在电场中的加速

（1）基本粒子的受力特点:对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般①            静电力，可以忽略不计。

（2）带电粒子加速问题的处理方法:

(1)利用②            分析。初速度为0的带电粒子，经过电势差为U的电场加速后，③              则

识点2带电粒子在电场中的偏转

极板长为l，极板间距离为d，电压为u。质量为m电荷量为q的基本粒子，以初速度v0平行两极板进入匀强电场中后，粒子的运动特点和平抛运动相似。

(1)             初速度方向做匀速直线运动，穿越两极板的时间为

④                      

(2)沿电场线方向做初速度为0的匀加速直线运动，加速度

⑤        

知识点3示波管的原理

1. 构造:示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由⑥          (由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和⑦          组成，如图所示。

2.原理:

  (1)扫描电压:XX’偏转电极接人的是由仪器自身产生的锯齿形电压。

(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进人偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个⑧        ，在X偏转极板上加一⑨           ，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。

答案

①远远小于 ②动能定理 ③ ④ ⑤  ⑥电子枪

⑦荧光屏  ⑧信号电压  ⑨扫描电压

二、新知探究

带电粒子在电场中的加速问题

1.带电粒子的加速

带电粒子以很小的速度进人电场中，在静电力作用下会做加速运动。示波器、电视显像管中的电子枪、回旋速器都是利用电场对带电粒子进行加速的。

2.处理方法

(1)利用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式来分析。此种方法必须在匀强电场中使用(F=qE，F为恒力，E恒定)。

(2)利用静电力做功结合动能定理来分析。由于在非匀强电场中，公式W=qU同样适用，故此种方法可行性更高，应用程度更高。

带电粒子在电场中的偏转问题

1. 基本规律

（1）初速度方向：①速度：  ②位移：

（2）电场线方向

速度：

位移：

（3）离开电场时的偏转角：

（4）离开电场时位移与初速度方向的夹角：

2.几个常用推论

    (1)以相同的初速度进人同一个偏转电场的带电粒子，不论m、q是否相同，只要相同，即荷质比相同，则偏转距离y和偏转角相同。

    (2)若以相同的初动能进人同一个偏转电场，只要q相同，不论m是否相同，则偏转距离y和偏转角相同。

    (3)不同的带电粒子经同一加速电场加速后(即加速电压相同)，进人同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角相同。

【课堂小结】