高中地球的運(yùn)動(dòng)教案

帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)。

教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1、理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)．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(dòng)——類平拋運(yùn)動(dòng)．
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(shí)點(diǎn)，里面涉及到電學(xué)與力學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，因此教師在講解時(shí)，一是注意對力學(xué)知識(shí)的有效復(fù)習(xí)，以便于知識(shí)的遷移，另外，由于帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)際應(yīng)用．

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

第九節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)

1、帶電粒子的加速

教師講解：這節(jié)課我們研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，關(guān)于運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(dòng)情況又是怎樣的呢？帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的過程中，電場力做的功大小為，帶電粒子到達(dá)極板時(shí)動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)能定理，，這個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(shí)，即時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)．（變速直線運(yùn)動(dòng)）

A、打入正電荷，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．

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(dòng)．

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

注意：若不計(jì)重力，初速度，帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)．

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(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)．水平方向上不受力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)．

水平方向：

豎直方向：

與此相似，當(dāng)忽略帶電粒子的重力時(shí)，且，帶電粒子在電場中將做類平拋運(yùn)動(dòng)．與平拋運(yùn)動(dòng)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(dòng)．

例題講解：已知，平行兩個(gè)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(dòng)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(dòng)，；在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，，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(shí)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：

．www.lvshijia.net

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(shí)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(dòng)情況，下面，我們看看其實(shí)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)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)情況，是電學(xué)和力學(xué)知識(shí)的綜合，帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，常見的有加速、減速、偏轉(zhuǎn)、圓運(yùn)動(dòng)等等，規(guī)律跟力學(xué)是相同的，只是在分析物體受力時(shí)，注意分析電場力，同時(shí)注意：為了方便問題的研究，對于微觀粒子的電荷，因?yàn)橹亓Ψ浅Ｐ。覀兛梢院雎圆挥?jì)．對于示波管，實(shí)際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實(shí)際應(yīng)用．

5、布置課后作業(yè)

延伸閱讀

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

學(xué)習(xí)內(nèi)容1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解示波管的工作原理，體會(huì)靜電場知識(shí)對科學(xué)技術(shù)的影響。
2．會(huì)處理較簡單的帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)與偏轉(zhuǎn)問題，培養(yǎng)自己獨(dú)立分析、解決問題的能力。
學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)與偏轉(zhuǎn)問題
學(xué)法指導(dǎo)自主、合作、探究
知識(shí)鏈接1．帶電粒子在電場中的加速問題處理方法
2．帶電粒子垂直電場方向進(jìn)入電場中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及處理方法。
學(xué)習(xí)過程用案人自我創(chuàng)新
【自主學(xué)習(xí)】
一、示波管的原理
1、構(gòu)造
示波管是示波器的核心部件，外部是一個(gè)抽成真空的玻璃殼，內(nèi)部主要由（發(fā)射電子的燈絲、加速電極組成）、（由一對X偏轉(zhuǎn)電極板和一對Y偏轉(zhuǎn)電極板組成）和組成。
2、原理
(1)掃描電壓：XX偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒型電壓。
(2)燈絲被電源加熱后，出現(xiàn)電子發(fā)射，發(fā)射出來的電子經(jīng)過加速電場加速后，以很大的速度進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，如Y偏轉(zhuǎn)極板上加一個(gè)電壓，在X偏轉(zhuǎn)極板上加一電壓，在熒光屏上就會(huì)出現(xiàn)按Y偏轉(zhuǎn)電壓規(guī)律變化的可視圖像。
二、帶電粒子能否飛出偏轉(zhuǎn)電場的條件及求解方法
帶電粒子能否飛出電場，關(guān)健看帶電粒子在電場中的側(cè)移量y，如質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿中線以v0垂直射入板長為l、板間距離為d的勻強(qiáng)電場中，要使粒子飛出電場，則應(yīng)滿足：t=時(shí)，y；若當(dāng)t=時(shí),y，則粒子打在板上，不能飛出電場。
三、帶電粒子在電場和重力場的復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)分析方法。
帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題。研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循：運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律。研究時(shí)主要有以下兩種方法：
1．力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析法。根據(jù)帶電粒子受到電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等。這種方法適用于恒力作用下的勻變速運(yùn)動(dòng)的情況。分析時(shí)具體有以下兩種方法：
⑴正交分解法或化曲為直法
⑵“等效重力”法。
3．功能關(guān)系分析法（使用動(dòng)能定理、能量守恒定律解題）
【例題與習(xí)題】
1．一束電子流在經(jīng)u=5000V的加速電壓加速后在距兩極板等距離處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場，如圖所示．若兩板間距d=1.0cm，板長f=5．0cm，那么要使電子能從平行板飛出，兩個(gè)極板上最大能加多大電壓?

（1）要使電子束不打在偏轉(zhuǎn)電極的極板上，加在豎直偏轉(zhuǎn)電極上的最大偏轉(zhuǎn)電壓U不能超過多大？
（2）若在偏轉(zhuǎn)電極上加U=40sin100πtV的交變電壓，在熒光屏的豎直坐標(biāo)軸上能觀測到多長的線段？

3．（2008全國）一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間的電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U時(shí)，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升；若兩極板間電壓為-U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向是（）
A．2v向下B．2v向上
C．3v向下D．3v向上
達(dá)標(biāo)檢測1．如圖所示是一個(gè)說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h，兩平行板間的距離為d，電勢差為U2，板長為L為了提高示波管的靈敏度(每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量h/U2)，可采用的方法是()
A．增大兩板間的電勢差以
B．盡可能使板長￡短些
C．盡可能使板間距離d小一些
D．使加速電壓以升高一些
2如圖所示，用細(xì)線拴著一帶負(fù)電的小球在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且電場力大于重力，則下列說法正確的是()
A．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A時(shí)，細(xì)線張力一定最大
B．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線張力一定最大
C．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，小球的線速度一定最大
D．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B時(shí)，小球的電勢能一定最大
3.如圖所示，A、B是一對平行的金屬板，在兩板間加上一周期為T的交變電壓u，A板的電勢φA=0，B板的電勢φB隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示。現(xiàn)有一電子從A板上的小孔進(jìn)入兩板間的電場區(qū)內(nèi)，設(shè)電子的初速度和重力的影響可忽略．則()
A．若電子是在t=O時(shí)刻進(jìn)入的，它將一直向B板運(yùn)動(dòng)
B.若電子是在t=1/8T時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上
c.若電子是在3/8T時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)，最后打在B板上
D．若電子是在t=1/2時(shí)刻進(jìn)入的，它可能時(shí)而向B板運(yùn)動(dòng)，時(shí)而向A板運(yùn)動(dòng)

4．如圖所示，平行板電容器兩極板間有場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，且?guī)д姷臉O板接地，一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(不計(jì)重力)從x軸上坐標(biāo)為x。處由靜止釋放．
(1)求該粒子在x0處的電勢能EP．
(2)試從牛頓第二定律出發(fā)，證明該帶電粒子在極板問運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)能與電勢能之和保持不變．

1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé)，教師要準(zhǔn)備好教案，這是每個(gè)教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生們充分體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂，有效的提高課堂的教學(xué)效率。教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？以下是小編為大家精心整理的“1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)”，僅供參考，歡迎大家閱讀。

1.8帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)

教學(xué)三維目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1．了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)——只受電場力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。

2．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(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。

3．知道示波管的主要構(gòu)造和工作原理。

（二）過程與方法

培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。

2．培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

重點(diǎn)：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律

難點(diǎn)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用。

教學(xué)過程：

（一）復(fù)習(xí)力學(xué)及本章前面相關(guān)知識(shí)

要點(diǎn)：動(dòng)能定理、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓定律、場強(qiáng)等。

（二）新課教學(xué)

1．帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)情況（平衡、加速和減速）

⑴．若帶電粒子在電場中所受合力為零時(shí)，即∑F＝0時(shí)，粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

例：帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，該粒子帶正電還是負(fù)電?

分析：帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài)，∑F＝0，，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因?yàn)閳鰪?qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

⑵．若∑F≠0（只受電場力）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(dòng)。(變速直線運(yùn)動(dòng))

◎打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

設(shè)電荷所帶的電量為q，板間場強(qiáng)為E

電勢差為U，板距為d,電荷到達(dá)另一極板的速度為v,則

電場力所做的功為：

粒子到達(dá)另一極板的動(dòng)能為：

由動(dòng)能定理有：（或?qū)懔Γ?p>※若初速為v0，則上列各式又應(yīng)怎么樣？讓學(xué)生討論并列出。

◎若打入的是負(fù)電荷（初速為v0），將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)情況可能如何，請學(xué)生討論，并得出結(jié)論。

請學(xué)生思考和討論課本P33問題

分析講解例題1。（詳見課本P33）

【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0，且與初速度方向有夾角(不等于0°，180°)，則帶電粒子將做什么運(yùn)動(dòng)？（曲線運(yùn)動(dòng)）---引出

2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力，且初速度v0⊥E，則帶電粒子將在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)）

復(fù)習(xí)：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng)。物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為這兩種運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。

詳細(xì)分析講解例題2。

解：粒子v0在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)

沿電場方向勻速運(yùn)動(dòng)所以有：①

電子射出電場時(shí)，在垂直于電場方向偏移的距離為：②

粒子在垂直于電場方向的加速度：③

由①②③得：④

代入數(shù)據(jù)得：m

即電子射出時(shí)沿垂直于板面方向偏離0.36m

電子射出電場時(shí)沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0，而垂直于電場方向的速度：

⑤

故電子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為：⑥

代入數(shù)據(jù)得：=6.8°

【討論】：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式又需怎樣列？指導(dǎo)學(xué)生列出。

3．示波管的原理

（1）示波器：用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化的電子儀器。其核心部分是示波管

（2）示波管的構(gòu)造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。

（3）原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號(hào)隨間變化的圖線。

◎讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進(jìn)行討論。

（三）小結(jié)：

1、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩條主要線索

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題，研究的方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)相同，它同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、力的獨(dú)立作用原理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律．研究時(shí)，主要可以按以下兩條線索展開．

（1）力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——牛頓第二定律

根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng)的情況．

（2）功和能的關(guān)系——?jiǎng)幽芏ɡ?p>根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動(dòng)能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等．這條線索同樣也適用于不均勻的電場．

2、研究帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的兩類重要的思維技巧

（1）類比與等效

電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運(yùn)動(dòng)可與重力作用下的運(yùn)動(dòng)類比．例如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可類比于平拋，帶電單擺在豎直方向勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)可等效于重力場強(qiáng)度g值的變化等．

（2）整體法(全過程法)

電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用．

電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)．它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運(yùn)動(dòng)的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計(jì)算．

（四）鞏固新課：1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)紙。

2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】

教后記

1、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)是綜合性非常強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，對力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)要求較高，是高考的熱點(diǎn)之一，所以教學(xué)時(shí)要有一定的高度。

2、學(xué)生對于帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)的處理局限于記住偏轉(zhuǎn)量和偏轉(zhuǎn)角的公式，不能從力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系角度高層次的分析，這樣的能力可能要到高三一輪復(fù)習(xí)結(jié)束才能具備。

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)

一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助高中教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。我們要如何寫好一份值得稱贊的高中教案呢？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)》，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

滄州市頤和中學(xué)導(dǎo)學(xué)案
學(xué)科高中物理
課題帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)課型
1．洛倫茲力演示儀
構(gòu)造：玻璃泡內(nèi)充有稀薄氣體，在電子束通過時(shí)能夠顯示電子的徑跡。礪磁線圈產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場，
實(shí)驗(yàn)：根據(jù)洛倫茲力的知識(shí)預(yù)測電子束的徑跡，然后觀察實(shí)驗(yàn)。
洛倫茲力總與速度垂直，不改變速度大小，洛倫茲力大小不變。猜想：勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
⑴不加磁場時(shí)觀察電子束的徑跡
⑵給礪磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向的勻強(qiáng)磁場
⑶保持出射電子的速度不變，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度，觀察電子束徑跡的變化
⑷保持磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，改變出射電子的速度，觀察電子束徑跡的變化
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：沿著與磁場垂直的方向射入磁場的帶電粒子，在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

2．帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期
帶電粒子的受力及運(yùn)動(dòng)分析
帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中的受力情況分析。
帶電粒子受的洛倫茲力方向不斷變化，但始終與v垂直，洛倫茲力的大小不變。
運(yùn)動(dòng)分析
沒有力作用使電子離開與磁場方向垂直的平面。也沒有垂直于磁場方向以外的速度分量使電子離開與磁場方向垂直的平面。所以電子的運(yùn)動(dòng)軌跡平面與磁場方向垂直。
洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，提供帶電粒子做勻速園周運(yùn)動(dòng)的向心力。
結(jié)論：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，粒子在洛倫茲力的作用下，在垂直于磁場方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
軌道半徑和周期
(1)軌道半徑公式
一帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，速度為v，帶電粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，其半徑r和周期T為多大？
核心關(guān)系：洛倫茲力給帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力。
F＝mv2r
粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由粒子所受的洛倫茲力提供的，所以
qvB＝mv2r
由此得出
r＝mvqB
上式告訴我們，在勻強(qiáng)磁場中做勻速園周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，它的軌道半徑跟粒子的運(yùn)動(dòng)速率成正比。運(yùn)動(dòng)的速度越大，軌道的半徑也越大。
(2)周期公式
將半徑r代入周期公式T＝2πrv中，得到
T＝2πmqB
帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期跟軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無關(guān)。
【例題1】、、它們以下列情況垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場，求軌道半徑之比，周期之比。
①具有相同速度；
②具有相同動(dòng)量；
③具有相同動(dòng)能。
解答：依據(jù)qvB＝mv2r，得r＝mvqB
①v、B相同，所以r∝mq，所以r1∶r2∶r3＝1∶2∶2
②因?yàn)閙v、B相同，所以r∝1q，r1∶r2∶r3＝2∶2∶1
③12mv2相同，v∝1m，B相同，所以r∝mq，所以r1∶r2∶r3＝1∶2∶1
4、質(zhì)譜議
(1)質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)
質(zhì)譜儀由粒子源、加速電場、偏轉(zhuǎn)磁場、顯示屏等組成。
(2)質(zhì)譜儀的工作原理
r和進(jìn)入磁場的速度無關(guān)，進(jìn)入同一磁場時(shí)，，而且這些個(gè)量中，U、B、r可以直接測量，那么，我們可以用裝置來測量粒子的比荷q/m。
質(zhì)子數(shù)相同而質(zhì)量數(shù)不同的原子互稱為同位素。在上圖中，如果容器A中含有電荷量相同而質(zhì)量有微小差別的粒子，根據(jù)例題中的結(jié)果可知，它們進(jìn)入磁場后將沿著不同的半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，打到照相底片不同的地方，在底片上形成若干譜線狀的細(xì)條，叫質(zhì)譜線。每一條對應(yīng)于一定的質(zhì)量，從譜線的位置可以知道圓周的半徑r，如果再已知帶電粒子的電荷量q，就可算出它的質(zhì)量。這種儀器叫做質(zhì)譜議。
(3)質(zhì)譜儀的應(yīng)用
質(zhì)譜儀最初是由湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計(jì)的，他用質(zhì)譜儀首先得到了氖20和氖22的質(zhì)譜線，證實(shí)了同位素的存在。后來經(jīng)過多次改進(jìn)，質(zhì)譜儀已經(jīng)成了一種十分精密的儀器，是測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素的重要工具。

【例題2】如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場。然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后打到照相底片D上，如圖所示。求
①粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速率；
②粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。
解答：①粒子在S1區(qū)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在S2區(qū)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在S3區(qū)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
由動(dòng)能定理可知
12mv2＝qU
由此可解出
v＝2qUm
②粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為
r＝mvqB＝2mUqB2
鞏固練習(xí)

帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)學(xué)案

1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
1、理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題．
2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理．
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、帶電粒子在電場中加速，應(yīng)用動(dòng)能定理，即
所以
2、（1）帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法，類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的知識(shí)。
①離開電場運(yùn)動(dòng)時(shí)間。
②離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量。
③離開電場時(shí)速度的大小。
④以及離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角。
（2）若電荷先經(jīng)電場加速然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，則y=
（U1為加速電壓，U2為偏轉(zhuǎn)電壓）
3、處理帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)問題的方法
（1）等效法：
（2）分解法：帶電微粒在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)這種較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可分解成沿初速方向的和沿電場力方向的來分析、處理。
三、提出疑惑
同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容

課內(nèi)探究學(xué)案
一學(xué)習(xí)目標(biāo)
通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力
二學(xué)習(xí)過程
1引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識(shí)
（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是?
（2）動(dòng)能定理的表達(dá)式是?
（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí):1
2.
2、帶電粒子的加速
提出問題要使帶電粒子在電場中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向該怎么辦?
學(xué)生探究活動(dòng)：結(jié)合相關(guān)知識(shí)提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性。
學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案。
師生互動(dòng)歸納：
方案
1。
2：。
可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開始被加速時(shí)獲得的速度為：
vt=
深入探究：
（1）結(jié)合牛頓第二定律及動(dòng)能定理中做功條件（W=Fscosθ恒力W=Uq任何電場）討論各方法的實(shí)用性。
（2）若初速度為v0（不等于零），推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式。
學(xué)生活動(dòng)：思考討論，列式推導(dǎo)
3、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
教師投影：如圖所示，電子以初速度v0垂直于電場線射入勻強(qiáng)電場中．
問題討論：
（1）分析帶電粒子的受力情況。
（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么?
（3）你能類比得到帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?
學(xué)生活動(dòng)：討論并回答上述問題：
深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長為L，兩板間距為d，電勢差為U，初速為v0．試求：
（1）帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。
（2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度。
（3）粒子受力情況分析。
（4）粒子在射出電場時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。
（5）粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度。
（6）粒子在離開電場時(shí)的速度大小。
（7）粒子在離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ。
拓展：若帶電粒子的初速v0是在電場的電勢差U1下加速而來的（從零開始），那么上面的結(jié)果又如何呢?（y，θ）
學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，自主分析推導(dǎo)。
θ=arctan
與q、m無關(guān)。
3、示波管的原理
出示示波器，教師演示操作
①光屏上的亮斑及變化。
②掃描及變化。
③豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。
④機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。
學(xué)生活動(dòng)：觀察示波器的現(xiàn)象。
三、反思總結(jié)
1
2
四、當(dāng)堂檢測
1、如圖所示，水平安放的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量m，帶電量為+q的小球，在B板下方距離H處，以初速v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場，欲使小球剛好能到A板，則A、B間電勢差UAB=。
2、質(zhì)子H和粒子He在勻強(qiáng)電場中由靜止開始加速，通過相同位移時(shí)，它們的動(dòng)能比為，所用時(shí)間比為。
3、一個(gè)電子以3.2×106m/s的初速度沿電場線方向射入勻強(qiáng)電場，在電場中飛行了9.1×10-7s后開始返回，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為，電子在勻強(qiáng)電場中從進(jìn)入到返回原處所通過的路程為。

課后練習(xí)與提高

1、粒子和質(zhì)子以相同速度垂直于電場線進(jìn)入兩平行板間勻強(qiáng)電場中，設(shè)都能飛出電場，則它們離開勻強(qiáng)電場時(shí)，側(cè)向位移之比y:yH=，動(dòng)能增量之比=。
2、如圖所示，水平平行金屬板A、B間距為d，帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率v從兩極板中央處于水平飛入兩極間，兩極不加電壓時(shí)，恰好從下板邊緣飛出，若給A、B兩極加一電壓U，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U=。
3、如圖所示，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，以v0的速度沿與場強(qiáng)垂直的方向從A點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場，并從另一側(cè)B點(diǎn)沿與場強(qiáng)方向成150°角飛出。則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為。

課內(nèi)探究學(xué)案
1（1）a=F合/m（注意是F合）
（2）W合=△Ek=（注意是合力做的功）
（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)
2方案1：v0=0，僅受電場力就會(huì)做加速運(yùn)動(dòng)，可達(dá)到目的。
方案2：v0≠0，僅受電場力，電場力的方向應(yīng)同v0同向才能達(dá)到加速的目的。
3解：由于帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)受力僅有電場力（與初速度垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)。
粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=
加速度a==qU/md
豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：
y=at2=
粒子離開電場時(shí)豎直方向的速度為
v1=at=
速度為：v=
粒子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度θ為：
tanθ=
三反思總結(jié)
1．帶電粒子的加速功能關(guān)系分析：粒子只受電場力作用，動(dòng)能變化量等于電勢能的變化量．
(初速度為零)；此式適用于一切電場．
2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析方法(看成類平拋運(yùn)動(dòng))：
①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)．
②沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
四、當(dāng)堂檢測
1、2、1：23、2V/m0.29m
課后練習(xí)與提高
1、1：22：12、3、-3eBV0