高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：1.9 带电粒子在电场中的运动.pdf

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[精品]新人教版选修3-1高中物理优质课教案1.9带电粒子在电场中的运动

第九节、带电粒子在电场中的运动教设计一、教材分析本专题是是历年高考的重点内容。

本专题综合性强，论分析要求高，带电粒子的加速是电场的能的性质的应用；带电粒子的偏转则侧重于电场的力的性质，通过类比恒力作用下的曲线运动（平抛运动），论上探究带电粒子在电场中偏转的规律。

此外专题既包含了电场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转和守恒，有关类比和建模等方法的应用也比较典型。

探究带电粒子的加速和偏转的规律，只要做好引导，生自己是能够完成的，而且可以提高生综合分析问题的能力。

二、教目标：（一）知识与技能1、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．（二）过程与方法通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养生的分析、推能力（三）情感、态度与价值观通过知识的应用，培养生热爱的精神三、教重点难点重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律难点：运用电知识和力知识综合处偏转问题四、情分析带电粒子在场中的运动（重力场、电场、磁场）问题，由于涉及的知识点众多，要求的综合能力较高，因而是历年高考的热点内容，这里需要将几个基本的运动，即直线运动中的加速、减速、往返运动，曲线运动中的平抛运动、圆周运动、匀速圆周运动进行综合巩固和加深，同时需要将力基本定律，即牛顿第二定律、动量定、动量守恒定律、动能定、机械能守恒定律、能量守恒定律等进行综合运用。

五、教方法讲授法、归纳法、互动探究法六、课前准备1．生的习准备：预习牛顿第二定律的内容是什么，能定的表达式是什么，抛运动的相关知识点。

2．教师的教准备：多媒体课件制作，，课内探究案，课后延伸拓展案3、教具：多媒体课件七、课时安排：1课时八、过程(一)预习检查、总结疑惑教师活动：引导生复习回顾相关知识点（1）牛顿第二定律的内容是什么?（2）动能定的表达式是什么?（3）平抛运动的相关知识点。

（4）静电力做功的计算方法。

生活动：结合自己的实际情况回顾复习。

人教版选修3-1第一章教学案1.9带电粒子在电场中的运动(二)

10．如图11所示，长L＝0.20 m的丝线的一端拴一质量为m＝1.0×10－4kg、带电荷量为q＝＋1.0×10－6C的小球，另一端连在一水平轴O上，丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动，整个装置处在竖直向上的匀强电场中，电场强度
E＝2.0×103N/C.现将小球拉到与轴O在同一水平面的A点上，然后无初速地将小球释放，取g＝10 m/s2.求：(1)小球通过最高点B时速度的大小．(2)小球通过最高点时，丝线对小球的拉力大小
①运动状态分析：带电粒子以速度垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。
②粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的知识方法：
沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间t=.
沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=.
离开电场时的偏移量
离开电场时的偏转角
【典型例题】
【例1】炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2 500 V如图两个相同极板Y与Y’的长度L=6．0 cm，相距d=2 cm，极板间的电压U=200 V。一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度V=3.0×107m／s。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y和偏转的角度θ。
4．如图1-8-21所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则（）
A．a的电量一定大于b的电量
B．b的质量一定大于a的质量
C．a的荷质比一定大于b的荷质比
D．b的荷质比一定大于a的荷质比
6.某电场的部分电场线如图所示，A、B是一带电粒子仅在电场力作用下运动轨迹(图中虚线)上的两点，下列说法中正确的是: ( )

9带电粒子在电场中的运动-人教版选修3-1教案

9 带电粒子在电场中的运动-人教版选修3-1教案一、教学目标1.了解带电粒子在电场中的运动规律及其应用。

2.掌握电势差、电势能和电场力的概念。

3.能够运用电势差、电势能和电场力计算带电粒子的运动情况。

二、教学重点1.带电粒子在电场中的运动规律及其应用。

2.电势差、电势能和电场力的概念。

三、教学难点1.带电粒子在电场中的加速度计算。

2.电场力在不同情况下的计算。

四、教学内容4.1 带电粒子在电场中的运动规律当带电粒子在电场中运动时，其受到的电场力的方向和大小与带电粒子电荷性质、电场在该位置的分布情况、带电粒子的速度方向均有关。

带电粒子的运动可以通过电势能和机械能守恒定律来描述。

当带电粒子从电势高的地方静止地移动到电势低的地方时，它具有了一定的动能。

在带电粒子运动过程中，电势能减少，而动能增加。

如果一个带电粒子在电势差为U的电场中由A点运动到B点，根据电势能守恒定律可得表示带电粒子在A、B点的电势能分别为i1和i2，则其电势差U为：U = i1 - i2带电粒子所受外力和动能之和等于它的总能量。

因此，带电粒子在电场中具有机械能守恒定律。

根据机械能守恒定律可得：1/2mv1^2 + i1 = 1/2mv2^2 + i2式中，m为带电粒子的质量，v1、v2为带电粒子在A、B点的速度，i1、i2为带电粒子在A、B点的电势能。

4.2 电场力和电势能电场力是指带电粒子在电场中所受的力。

在电场中，带电粒子所受的电场力的大小与所处位置的电场强度大小和带电粒子电荷的正负有关。

电场力的大小可以用以下公式表示：F = Eq式中，F为电场力，E为电场强度，q为带电粒子所带电荷量。

电势能是指带电粒子在电场中的位置的电势。

在电场中，电势差可以用以下公式表示：∆V = V2 - V1 = -WAB/q式中，∆V是电势差，V2为另一点的电势，V1为一个点的电势，WAB为从点A到点B所受的电场力做功。

4.3 带电粒子在电场中的运动规律的应用在带电粒子在电场中的运动规律的应用中，通常会涉及到以下几个方面：1.带电粒子的加速度计算。

高中物理教案选修3-1 1.9带电粒子在电场中的运动

教学设计：高中课程标准.物理（人教版）选修3-1主备人：陈卫东学科长审查签名：（一）内容及解析1、内容：带点粒子在匀强磁场中的运动分为加速和偏转问题2、解析：加速问题一般用匀变速直线运动规律解答，偏转问题一般用类平抛运动知识解答。

（二）目标及其解析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．（三）教学问题诊断分析运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题（四）、教学支持条件分析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（五）、教学过程设计1、教学基本流程复习匀强电场的概念→电场强度的定义→带电粒子在匀强电场中运动时受力分析→练习、小结2、教学情景1．带电粒子的加速(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线方向进入电场，受到的电场力与运动方向在上，做直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动． (2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于的变化量,等于力做的功.即: 221qU mv =(初速度为零)；2022121qU mv mv -= 此式适用于一切电场． 2．带电粒子的偏转(1)动力学分析：带电粒子以速度v 0 于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做运动.(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向(X 方向)做速度为v 0的．X= ;②沿电场力方向做初速度为零的．a y = ;V y = ;Y= .③偏角：==v v yθtan .【典例分析】例1如图1—8—1所示，两板间电势差为U ，相距为d ，板长为L ．—正离子q 以平行于极板的速度v 0射入电场中，在电场中受到电场力而发生偏转，则电荷的偏转距离y 和偏转角θ为多少?例2两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m ，电荷量为e ，从O 点沿垂直图1—8— 4 图1—8－5 于极板的方向射出，最远到达A 点，然后返回，如图1—8—3所示，OA＝h ，此电子具有的初动能是 ( )A ．U edhB ．edUhC ．dh eUD ．d eUh例3一束质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以平行于两极板的速度v 0进入匀强电场，如图1—8—4所示．如果两极板间电压为U ，两极板间的距离为d 、板长为L ．设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为．(粒子的重力忽略不计)例4如图1—8－5所示，离子发生器发射出一束质量为m ，电荷量为q 的离子，从静止经加速电压U 1加速后，获得速度0v ，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U 2作用后，以速度v 离开电场，已知平行板长为l ，两板间距离为d ，求：①0v 的大小；②离子在偏转电场中运动时间t ；③离子在偏转电场中受到的电场力的大小F ；④离子在偏转电场中的加速度；⑤离子在离开偏转电场时的横向速度y v ；⑥离子在离开偏转电场时的速度v 的大小；⑦离子在离开偏转电场时的横向偏移量y ；⑧离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tan θ 【小结】解题的一般步骤是：(1)根据题目描述的物理现象和物理过程以及要回答问题，确定出研究对象和过程．并选择出“某个状态”和反映该状态的某些“参量”，写出这些参量间的关系式．(2)依据题目所给的条件，选用有关的物理规律，列出方程或方程组，运用数学工具，对参量间的函数关系进行逻辑推理，得出有关的计算表达式．(3)对表达式中的已知量、未知量进行演绎、讨论，得出正确的结果．（六）目标检测1．利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________．2．示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．设计意图：检测目标完成情况A 组题1．如图l —8—6所示，电子由静止开始从A 板向B 板运动，当到达B 板时速度为v ，保持两板间电压不变．则图1—8－8( )A ．当增大两板间距离时，v 也增大B ．当减小两板间距离时，v 增大C ．当改变两板间距离时，v 不变D ．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间延长2．如图1—8—7所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )A ．2倍B ．4倍C ．0.5倍D ．0.25倍设计意图：对学生进行基础知识练习B 组题 3．电子从负极板的边缘垂直进入匀强电场，恰好从正极板边缘飞出，如图1—8—8所示，现在保持两极板间的电压不变，使两极板间的距离变为原来的2倍，电子的入射方向及位臀不变，且要电子仍从正极板边缘飞出，则电子入射的初速度大小应为原来的（） A ．22 B ．21 C ．2 D ．2 4．下列带电粒子经过电压为U 的电压加速后，如果它们的初速度均为0，则获得速度最大的粒子是 ( )A ．质子B ．氚核C ．氦核D ．钠离子Na ＋设计意图：提高学生对基础知识的学习C 组题5．真空中有一束电子流，以速度v 、沿着跟电场强度方向垂直．自O 点进入匀强电场，如图1—8—9所示，若以O 为坐标原点，x 轴垂直于电场方向，y 轴平行于电场方向，在x 轴上取OA ＝AB ＝BC ，分别自A 、B 、C 点作与y 轴平行的线跟电子流的径迹交于M 、N 、P 三点，那么：(1)电子流经M ，N 、P 三点时，沿x 轴方向的分速度之比为．(2)沿y 轴的分速度之比为．(3)电子流每经过相等时间的动能增量之比为．6．如图1—8—10所示，—电子具有100 eV 的动能．从A 点垂直于电场线飞入匀强电场中，当从D 点飞出电场时，速度方向跟电场强度方向成1 500角．则A 、B 两点之间的电势差U AB ＝ V ．设计意图：提高部分学生的的能力教学反思：图1—8－7 图1—8－9 图1—8—10小课堂：如何培养学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。

人教版高中物理选修(3-1)-1.9《带电粒子在电场中的运动》参考教案3

带电粒子在匀强电场中的运动
教学目标
1、知道利用匀强电场可以使带电粒子加速和偏转，了解本节知识在实际中
的应用。

2、掌握分析和解决带电粒子在电场中运动问题的思路和方法。

3、了解示波管、电视机成像原理。

培养学生联系实际的素质和能力。

教学重点
1、重点：带电粒子在电场中的加速和偏转，相关的处理方法。

2、难点：利用分解和合成解决复杂的曲线运动问题。

3、突破难点的方法：（1）建立清晰的粒子运动情景。

（2）选择合受的课堂练习讲求解决方法。

（3）利用课件展示运动情景，突破难点。

教具准备：示波管、电脑、投影仪、课件等
教学过程
引入新课
展示图片，激发兴趣。

新课讲授
一、带电粒子的加速
如图示，设在电场力的作用下，一个电量为q 质量为m的静止的带电粒
子，从一个极板移动到另一个极板。

若两极板间的电压为U，设粒子的
末速度为V，则可求出粒子的末速度。

总结方法：
1、运用运动学和动力学的方法求解-----“力法”
2、运用能量的观点求解-----“能法”
比较以上两种方法那一个更好？好在何处？
二、带电粒子的偏转
如图示，真空中水平放置一对金属板，板间距离为d 。

接上电池组后，在两板间就建立了匀强电场，设两板间的电压为U ，当速度为V0、带电量为q 的带电粒子沿垂直于场强方向进入电场时，带电粒子将发生侧移，即带电粒子发生了偏转。

带电粒子作类平抛运动，由运动的和成和分解得
水平方向：匀速直线运动
竖直方向：匀加速直线运动。

1.9 带电粒子在电场中运动教案 (人教版选修3-1)

第九节带电粒子在电场中的运动三维目标知识与技能1.让学生掌握带电粒子在电场中做匀变速直线运动一类问题的解题技巧；2.让学生掌握带电粒子在电场中发生偏转时的基本规律；3.让学生掌握带电粒子在电场中发生偏转一类问题的基本解题技巧；4.让学生掌握示波管的基本原理。

过程与方法1.由一般的匀变速直线运动过渡到带电粒子在电场中的匀变速直线运动，让学生学会知识的迁移；2.由一般的平抛运动过渡到一般的类平抛运动，再过渡到带电粒子在偏转电场中的类平抛运动，让学生掌握知识迁移的方法。

情感、态度和价值观通过一般匀变速直线运动与带电粒子在电场中的匀变速直线运动的联系，以及一般平抛运动与一般类平抛运动、带电粒子在偏转电场中的类平抛运动的联系，揭示世界是普遍联系在一起的唯物主义哲学观点。

教学重点1.带电粒子在电场中的匀变速直线运动；2.带电粒子在电场中的偏转——类平抛运动。

教学难点带电粒子在电场中的偏转——类平抛运动教学方法讲解、提问、类比、练习课时安排1课时教学过程【新课导入】师：高一时，我们学习了匀变速直线运动和平抛运动。

匀变速直线运动是受到一个方向与速度方向在一条直线上的恒力，但不确定恒力是什么力；平抛运动是受到一个方向与速度方向垂直的重力，这个重力也是恒力。

那么，今天，我想问一下大家，匀变速直线运动中的恒力，能不能是什么具体的力，比如说匀强电场的电场力；平抛运动中重力，能不能改成其他的力，比如说改成匀强电场的电场力？生：（思考）师：这就是我们今天要讲的《带电粒子在电场中的运动》。

【板书】第九节带电粒子在电场中的运动【新课教学】师：首先，告诉大家一个常识，就是基本带电粒子在一般情况下所受的重力远远小于它所受的静电力，所以，对于基本带电粒子在电场中运动的问题，一般忽略其重力，只考虑它所受的电场力。

下面大家看下面几个问题：例1、一个质量为m的小球，在光滑的水平桌面上，受一恒力F作用，从静止开始运动，前进距离d，求其末速度为多大？例2、如图所示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U，两板间距d，两板间有一个带正电荷q的带电粒子，质量为m，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？（不考虑带电粒子的重力）师：大家看这两个问题，首先分析一下，这两个问题中质点所受到的力是否具有相同的特征？如果具有相同的特征，他们相同的特征是什么？生甲：具有相同的特征，他们相同的特征是都受到大小方向都不变的恒力。

高中物理选修3-1教案3：1.9 带电粒子在电场中的运动教学设计

9 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。

[重点难点]运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题[学法指导]认真阅读教材，观察教材插图，体会分析带电粒子在电场中运动的方法；理解示波管的工作原理[学习过程]一、带电粒子的受力特点1、对于基本粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力。

（但并不忽略质量）2、对于宏观带电体，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或明确的暗示以外，必须考虑重力。

二、带电粒子的加速例1 图为两个带小孔的平行金属板，板间电压为U ，一带电粒子质量为m 、电荷量为－q ，从左孔以初速度V 0进入板间电场，最终从右孔射出。

不计粒子重力。

求：粒子从右孔射出时的速度V ？（1）由动力学知识求解（先求加速度，再根据运动学公式求V ）（2）由功能关系求解。

（动能定理）（3）比较两种解法有什么不同？思考：若粒子初速度为零，则从左孔进入，到右孔的速度是多少？针对训练1：1、如上图，氢核（H 11）、氘核（H 21）、氚核（H 31）分别由左孔由静止释放，后由右U －+孔射出，则：⑴ 射出时的动能之比为________________⑵ 射出时的速度之比为________________三、带电粒子的偏转如果带电粒子垂直电场方向进入匀强电场，受力有什么特点？会做什么运动呢？（不计重力）例2 如图，平行板间电压为U ，板间距离为d ，板长为L 1。

一带电粒子质量为m ，电荷量为q ，以初速度v 0垂直于场强方向射入电场中，离开电场中沿直线打在光屏上。

光屏到平行板近端的距离为L 2。

不计粒子重力。

求（1）粒子在电场中运动的时间。

（2）图中的偏转距离y 。

（3）速度的偏转角θ 的正切值。

（4）光屏上对应偏距y′（选做）。

针对训练2：2、如上图，两质子分别以速度 v 和 2v 垂直场强方向射入同一匀强电场中，则两质子 ⑴ 在电场中运动时间之比为多少⑵ 离开电场时沿场强方向偏移的距离之比为多少[教学反思]分析处理带电粒子在电场中偏转的方法是什么？要使粒子在电场中的侧移量变大，可采取哪些措施？ v 0 θ y y ′ L 2L 1。

高中物理人教版选修3-1教案-带电粒子在电场中的运动_教学设计_教案_1

教学准备1. 教学目标（一）知识与技能理解带电粒子在电场中不计重力情况下的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．（二）过程与方法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、推理和知识迁移能力。

（三）情感、态度与价值观通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神2. 教学重点/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偏转问题。

3. 教学用具4. 标签教学过程教学活动（一）引入新课带电粒子在电场中会受到电场力的作用，而力的作用效果中有一条就是可以改变物体的运动状态，即会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动状态。

（教师播放视频）这些事例的基本原理有哪些呢?本节课我们来研究这个问题．以匀强电场为例。

（二）进行新课带负电的粒子p教师活动：投影两幅带电粒子在电场中的图片（初速度为零）教师提问：两种情况下粒子的运动状态是怎样的？1、带电粒子在电场中的加速电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。

这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。

（但并不能忽略质量）。

2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。

除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。

3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定教师投影：加速示意图．教师点拨拓展：从功能关系和电场力的性质角度考虑。

据动能定理：qU= mv2 或根据牛顿定律：a = F/m = qU/dm和运动学公式：v2=2ad得：v=例题1：右图所示，两平行金属板间加一电压U，有一电荷量为+q、质量为m的离子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动。

则（1）离子在电场中作什么运动？（2）离子穿出负极板时的速度多大？（3）离子穿出负极板后做什么运动？过渡：若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场，粒子的运动情况如何？2、带电粒子在电场中的偏转教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．教师提问：（1）是直线还是曲线运动？（2）是什么性质的曲线运动？（3）以前学过这类的运动吗？那时我们是怎样处理这种性质的曲线运动的？（4）运动的合成与分解方法能用在这里吗？为什么?已知：带电粒子电性为负，电量大小为q，质量为m，重力不计，初速度v0垂直于场强。

人教版高中物理选修3-1第一章1.9 带电粒子在电场中的运动学案(基础)

1.9带电粒子在电场中的运动教学设计（第二课时：偏转）班级：姓名：小组：一、学习目标1.理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决偏转方向的问题．2.知道示波管的构造和基本原理．二、预习先学1.平抛运动的运动的特点=水平方向：运动；速度：vx位移：X==竖直方向：运动：速度：vy位移：y=2.带电粒子的偏转（限于匀强电场）垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电(1)运动状态分析：带电粒子以速度v场力方向与粒子的初速方向，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。

(2)粒子偏转问题的分析处理方法类似于的分析处理，即应用运动的合成和分解的知识方法：可分解成垂直电场线方向为运动和沿电场线方向为运动，沿电场线方向的加速度a=。

3.示波器（1）利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子________；利用电场使带电粒子________（2）示波器：示波器的核心部件是___________，示波管由电子枪、____________和荧光屏组成，管内抽成真空．三、新知导学1.带电粒子的偏转（以电子的偏转为例）如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．问题讨论：（1）分析，电子的受力情况。

（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?（3）你能类比得到，电子在电场中运动的研究方法吗?讨论并回答上述问题：深入探究：如右图所示，设电子电荷量为e，平行板长为L，两板间距为d，电势差为Ｕ，初速为v0．试求：（1）电子在电场中运动的时间t。

（2）电子运动的加速度。

（3）电子受力情况分析。

（4）电子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。

（5）电子在离开电场时竖直方向的分速度。

（6）电子在离开电场时的偏转角度θ。

思考讨论：如何改变上述问题中电子的偏移距离？2.自主学习示波管的原理（1）示波器作用：（2）示波管的构造①偏转电极XX′、YY′上不加电压，电子如何运动？②只在偏转电极YY′上加电压，电子如何运动？③只在偏转电极XX′上加电压，电子如何运动？四、例题例：一电子在经加速电压U 0加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示.若两板间距d ，板长l ，电子质量m，电子刚好能从平行板间飞出，运动轨迹如图所示，（1）判断上极板电性？（2）带电粒子在电场中运动的时间t？（3）电子运动的加速度？（4）极板间的电场强度E的大小？（5）两个极板上加多大电压U？五、反思总结六、作业布置：优化探究30页第3题参考答案：二、预习先学1.平抛运动的运动的特点水平方向：匀速运动；速度：vx = v位移：X=vt竖直方向：自由落体运动：速度：vy= gt 位移：y= gt2/22 ( 1)垂直、匀变速运动（2）平抛运动、匀加速直线、匀速、Eq/m3 (1) 加速、偏转（2）示波管、偏转电极三、新知导学（1）时间t=L/V0（2）加速度 a=Eq/m（3）受力情况分析：只受电场力（4）竖直方向上的偏转距离y=at2/2=EqL2/2mv2（5）竖直方向的分速度vy =EqL/mv（6）偏转角度θ=EqL/mv022.自主学习示波管的原理（1）示波器作用:它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程(2)①匀速直线运动②上下偏转③左右偏转四、例题（1）负电荷（2）t=L/V（3）E=dmvo2/qL2（4）U=d2mvo2/qL2。

人教版高二物理选修3-1第一章1.9带电粒子在电场中的运动导学案

§1.9带电粒子在电场中的运动3．示波管的结构如图1-8-12，示波管主要由、和三部分组成。

管内抽成，电子枪通电后发射，电子在电场作用下被加速，然后进入电场。

偏转电极一般有相互的两组，一组控制偏转，一组控制偏转。

电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。

4.基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明显的暗示外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等除有说明或有明显的暗示外，一般都不能忽略重力．例1 如图1-8-17所示，电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的偏转匀强电场中，在满足电子能射出平行极板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是（）A ．U 1变大、U 2变大B ．U 1变小、U 2变大C ．U 1变大、U 2变小D ．U 1变小、U 2变小例2 两平行金属板A 、B 水平放置，一个质量m=5×10-6kg 的带电微粒以υ0=2m/s 的水平初速度从两板正中央位置射入电场，如图1-8-18所示，A 、B 两板间的距离d=4cm ，板长L=10cm 。

（１）当A 、B 间的电压U AB =1000V 时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该粒子的电量。

（２）令B 板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求B 板所加电势的范围。

图1-8-12U 1U 2图1-8-17AB图1-8-18［能力训练］1、一电子以初速度V 0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿越两平行板所需的时间（） A 、随电压的减小而减小 B 、随电压的减小而增大 C 、与电压减小与否无关 D 、随两板间距离的增大而减少2、带电粒子经加速电场加速后垂直进入两平行金属板间的偏转电场，要使它离开偏转电场时偏转角增大，可采用的方法有（） A 、增加带电粒子的电荷量 B 、增加带电粒子的质量 C 、增高加速电压 D 、增高偏转电压3、一束带有等量电荷量的不同离子从同一点垂直电场线进入同一匀强偏转电场，飞离电场后打在荧光屏上的同一点，则（）A 、离子进入电场的初速度相同B 、离子进入电场的初动量相同C 、离子进入电场的初动能相同D 、离子在电场中的运动时间相同 4．如图1-8-21所示，a 、b 两个带正电的粒子，以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a 粒子打在B 板的a ′点，b 粒子打在B 板的b ′点，若不计重力，则（）A ．a 的电量一定大于b 的电量B ．b 的质量一定大于a 的质量C ．a 的荷质比一定大于b 的荷质比D ．b 的荷质比一定大于a 的荷质比 5．如图1-8-22所示，氕、氘、氚的原子核自初速为零经同一电场加速后，又经同一匀强电场偏转，最后打在荧光屏上，那么（） A ．经过加速电场过程，氕核所受电场力的冲量最大 B ．经过偏转电场过程，电场力对3种核做的功一样多 C ．3种原子核打在屏上时的速度一样大 D ．3种原子核都打在屏上的同一位置上6．如图1-8-23所示，悬线下挂着一个带正电的小球。

人教版高中选修3-1物理1.9带电粒子在电场中的运动教案(13)

1.9 带电粒子在电场中的运动学案学习目标1.理解带电粒子在电场中的运动规律，只受电场力时，带电粒子做匀变速运动．学会从力和能的转化两个角度来解决问题。

2.理解并掌握带电粒子在电场中偏转的原理，掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动──类平抛运动．3.知道示波管的构造和原理．重点和难点带电粒子在电场中的加速和偏转，都是本节学习的重点，也是难点。

知识梳理一、带电粒子的加速(1)a =F m =2ad v =2qU /m 2运用运动学和动力学方法求解，因电场力为恒力＝、、可求出Uq dm v v 2212-(2) qU mv mv v =2qU /m 22122运用能量观点求解＝－、可求出．1212二、带电粒子在电场中的偏转水平：匀速直线运动：v x =v 0、l =v 0t竖直：初速度为零、加速度＝的匀加速直线运动、⊥a v =at y =12at 2qU md可求出，＝，＝．⊥y =q tan v =q mv U v 2102l l 2020022mv dU v d v v ∅+ 做出射出速度的反向延长线，交入射线于′点，可证′、′＝＝，它的物理定义是，粒子好像是从入O tan =∅∅y O B O B y tan 12l 射线中点O′直接射出一样．三、示波管1．构造及功用(1)电子枪：发射并加速电子(2)偏转电极YY′：使电子束竖直偏转(加信号电压)XX′：使电子束水平偏转(加扫描电压)(3)荧光屏(4)玻壳2．原理：(1)YY′作用：被电子枪加速的电子在YY′电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，物质的残光特性看到一条竖直亮线．例题精讲例1．一电子以初速度v 0沿垂直场强方向射入两平行金属板间的匀强电场中，现减小两板间的电压，则电子穿越两平行板所需的时间( )A ．随电压的减小而减小B ．随电压的减小而增大C ．与电压无关D ．随两板间距离的增大而减小解析因粒子在水平方向做匀速直线运动，极板长度和粒子初速度都未变化，故由t ＝l v 0知C 选项正确．答案 C例 2.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两板不带电，上极板接地，极板长L=0.1m ，两板间距离d=0.4cm.有一束由相同粒子组成的带电粒子流从两板中央平行于板射入，由于重力作用，粒子能落到下板上.已知粒子质量为m=2×10-6kg ，电荷量q=1×10-8C ，电容器的电容C=10-6F.求:(1)为使第一个粒子能落在下板中点O 到紧靠边缘的B 点之间，粒子入射速度v 0应为多大?(2)以上述速度入射的带电粒子，最多能有多少个落到下极板上?(g 取10m/s 2)解析：(1)第一个粒子在极板间做平抛运动，即水平位移:x=v 0t ①竖直位移:2gt 212d =② 由①、②得gd v x 0=为使第一粒子能落在下板中点O 到紧靠边缘的B 点之间，x 必须满足L x 2L ≤≤ ∴L gd v 2L 0≤≤ dg L v d g 2L 0≤≤ 即:s /5m v s /5m .20≤≤ (2)设以上述速度入射的带电粒子，最多能有n 个落到下极板上.则第(n+1)个粒子的加速度为a ，由牛顿运动定律得mg-qE=ma ③ 其中Cdnq Cd Q d U E ===④ 由③、④得Cmdnq g a 2-=⑤ 第(n+1)粒子做匀变速曲线运动⎪⎩⎪⎨⎧===20at 21y L t v x 202v L )(Cmd nq g (21y ）-=∴ 第(n+1)粒子不落到极板上，则2d y ≤ )600(d)L v g (q Cmd n 2d v L )(Cmd nq g (212202202个）=-=≤-∴【反思】当堂练习A ．只适用于匀强电场中，v 0＝0的带电粒子被加速B ．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向平行的情况C ．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向垂直的情况D ．适用于任何电场中，v 0＝0的带电粒子被加速答案：D2．如图1所示，P 和Q 为两平行金属板，板间电压为U ，在P 板附近有一电子由静止开始向Q 板运动．关于电子到达Q 板时的速率，下列说法正确的是 [ ]A ．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B ．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C ．与两板间距离无关，仅与加速电压U 有关D ．以上说法都不正确答案：C3. 如图所示，初速度为零的电子在电势差为U 1的电场中加速后，垂直进入电势差为U 2的偏转电场，在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角度变大的是( )A ．U 1变大，U 2变大B ．U 1变小，U 2变大C ．U 1变大，U 2变小D ．U 1变小，U 2变小答案 B解析带电粒子在加速电场中由动能定理知qU 1=12mv 20① 在偏转电场中做类平抛运动v y =qE m t=qU 2L mdv 0 ② 由①②式得tan =v y v 0=U 2L 2U 1d(为电子的偏转角)．要使偏转角变大，可知只有B 正确． 4. 如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上竖直固定一光滑绝缘的挡板ABCD ，AB 段为直线挡板，与水平方向成45角，BCD 段是半径为R 的圆弧挡板，挡板处于场强为E 的匀强电场中，电场方向与圆直径MN平行．现有一带电荷量为q、质量为m的小球由静止从挡板内侧上的A点释放，并且小球能沿挡板内侧运动到D点抛出，则( )A．小球一定带正电B．qE≥mgC．小球一定带负电D．qE＜mg答案AB解析由题目可知小球从静止由A点释放，能沿挡板内侧运动到D点抛出，说明小球受合力一定是向下偏右，偏右的方向至少与AB平行，所以电场力一定向右且大于或等于重力．所以A、B正确．。

人教版高中物理选修(3-1)-1.9《带电粒子在电场中的运动》名师教案

运动，位移大小等于l。垂直于板面方向，受电场力，做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小。
用这种研究方法完成物理情境中的问题。
解：电子在电场中受电场力，由牛顿第二定律得
思考讨论：（1）怎样改变电子偏移的离？
可以改变U、d、l、v0
（2）以上探讨的是电子在竖直方向发生偏转的问题，怎样让电子在水平方向偏转？
竖直放置两块金属板，加偏转电压。
（提示：请打开素材“动画演示：电场对带电粒子的加速作用与偏转作用”）
前面两种控制电子运动的方法组合在一起，就是示波管的工作原理。
三、示波管的原理
这是一种常见的示波器，可用来观察电信号随时间的变化情况．
（提示：请打开素材“动画演示：示波器(面板介绍)”）
介绍示波管的构造
为什么不考虑电子的重力？
注：微观带电粒子如质子、电子等除明确说
明或明确暗示外均可忽略重力，但并不是忽略粒子的质量。带电液滴、小球等除有明确说明或暗示外，应考虑重力！
电子受到的电场力是恒力，做匀加速的直线运动。
计算方法一：电子在电场中受电场力，由牛
顿第二定律
计算方法二：电场力对电子做功，由动能定理
问题二：若电子是从炽热的金属丝发射，在金属丝和金属板之间加电压U，发射后的电子在真空中从静止开始加速，从右侧金属板的小孔穿出，计算电子获得的速度？如何增大上述电子到达正极板的速度？
学情分析
学生前面学习了静电场的性质，本节内容梯度明显，符合学生的认知规律。但因为力学与电学综合程度逐渐提高，学生的学习会出现一些困难。特别是对带电粒子“重力是否可以忽略”这一问题容易感到迷茫。
核心素养
通过《带电粒子在电场中的运动》的学习探究过程，让学生体验应用类比的学习方法和通过做功研究能量变化的方法；同时引导学生树立事物是相互联系、相互影响的看观点。

高中物理第一章静电场 1.9 带电粒子在电场中的运动教案新人教版选修3-1(2021年整理)

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同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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带电粒子在电场中的运动设计上分为两个课时，此为第一课时.三、教学重点与难点重点: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四、教学流程设计（一）、新课引入：【实验器材演示和多媒体展示】通过对阴极射线管和示波器的简单介绍，和演示阴极射线管中带电粒子在不同电场中的运动引入（二）、新课教学：一、带电粒子在电场中的加，减速直线。

【例1】右图所示，相距d的两平行金属板间加一电压U，有一带正电荷q、质为m的带电粒子只在电场力的作用下从静止开始从正极板向负极板运动.则（1)带电粒子在电场中做什么运动？（2）粒子穿出负极板时的速度多大?【引导学生思考解题的思路多样性】【例2】炽热的金属丝可以发射电子，在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V,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0。

【强调非匀强场，应用动能定理】二、带电粒子在电场中的偏转【多媒体展示】—Ud +【例3】两个相同的平行金属板的长度为l=6。

0cm，相距d=2cm,极板间电压U=200V。

一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射时的速度 v0= 3.0×107 m/s。

高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：1.9 带电粒子在电场中的运动

教学设计整体设计教学目标(一)知识与技能1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

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(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综合运用力学和电学的知识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：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。

教学重点难点带电粒子在电场中的加速和偏转规律，带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

教学过程(一)复习力学及本章前面相关知识要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。

(二)新课教学1．带电粒子在电场中的运动情况(平衡、加速和减速)(1)若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F ＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

例：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？分析：带电粒子处于静止状态，∑F ＝0，qE ＝mg ，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，所以带电体带负电。

(2)若∑F ≠0(只受电场力)且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。

(变速直线运动)◎打入正电荷(如图)，将做匀加速直线运动。

设电荷所带的电荷量为q ，板间场强为E电势差为U ，板距为d ，电荷到达另一极板的速度为v ，则电场力所做的功为：W ＝qU ＝qEL粒子到达另一极板的动能为：E k ＝12mv 2由动能定理有：qU ＝12mv 2(或qEL ＝12mv 2对恒力) 若初速为v 0，则上面各式又应怎么样？让学生讨论并列出。

若打入的是负电荷(初速为v 0)，将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何？请学生讨论，并得出结论。

请学生思考和讨论课本P 33问题分析讲解例题1。

(详见课本P 33)【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F ≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？(曲线运动)——引出2．带电粒子在电场中的偏转(不计重力，且初速度v 0⊥E ，则带电粒子将在电场中做类平抛运动)复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。