2019-2020年高中物理 带电粒子在匀强电场中的运动教案 人教版第二册

2019-2020年高中物理带电粒子在匀强电场中的运动教案人教版第二册1．电容器：电容器可以容纳电荷

（1）电容器的构成：在两个靠的很近的导体中间夹上一层绝缘物质（电介质）

（2）电容器的充、放电

2．电客：电容器的两极板间的电势差增加1V所需的电量，叫做电容器的电容

1μF=10-6F

1pF=10-6μF=10-12F

影响电容的大小的因素

增大两极板正对面积，电容增大。减少两板间距离，电容也增大。

电介质会影响电容大小。

3．平行板电容器：C＝，ε为介电常数，k为静电力恒量。

4．常用电容器。

13．9 带电粒子在匀强电场中的运动（2课时）

第1课时

一、教学目标

1．使学生理解并掌握带电粒子在电场中运动的特点和规律，能够正确分析和解答带电粒子在电场中的加速和偏转等方面的问题．

2．培养学生综合应用物理知识对具体问题进行具体分析的能力．

二、教学重点、难点分析：带电粒子在电场中的运动是电场知识的重要应用，注重分析判断带电粒子在电场力作用下的运动情况，掌握运用力的观点和能的观点求解带电粒子运动的思路和方法．带电粒子在电场中加速和偏转问题将使用大部分力学知识，所以在复习中应加以对照，帮助学生理解掌握．

三、教学方法：实验演示，启发式教学，计算机辅助教学

四、教具：实物投影仪（或幻灯片），投影片，平抛运动速度、位移分解图，示波管原理，

由沙摆得出简谐运动位移-时间图像装置图，电子束演示仪、示波管、示波器、讯号源、220V

交流电源，计算机（模拟示波管YY和XX极板使电子束的偏转和扫描作用），自制教学课件五、教学过程。

（一）引入新课

1、激发兴趣

【演示】利用示波器产生动态的正弦图形，指出这是电子经电场加速后又在两个相互垂直的电场作用下偏转的结果。

2、介绍带电粒子：一般把重力可忽略不计的微观粒子称为带电粒子，如质子、电子、原子核、离子等。

利用电场使带电粒子加速或偏转在电子技术和高能物理中有重要应用，如北京正负电子对撞机是利用电场加速的实例，刚才看到的示波器又是电子在加速及偏转的实例。

下面我们共同探讨带电粒子在电场中的运动规律。

【板书】第九节带电粒子在匀强电场中的运动

（二）进行新课

【板书】一、带电粒子的加速

1、匀强电场中的加速问题

如课本图13-50所示，在正极板处有一带正电离子，电量为q，初速度为v1=0，不计重力；两竖直平行金属板间距离为d，电势差为U，有几种方法可求出正离子到达负极板时的速度v2？

学生小组讨论后，总结：

（1）运用运动学和动力学方法求解，因电场力为恒力，a=F/m=Uq/dm、v22-v12=2ad，可求出v2=

（2）运用能量观点求解，qU=mv22/2-mv12/2，可求出v2= （请同学比较在题设条件下那种方法更简便）。

提出问题：如何解决带电粒子在非匀强电场中的加速问题？

学生自学课本第138页例题1后，总结。

如课本图13-51所示，q在金属丝和金属板间非匀强电场中加速，电场力为变力，只可用能量观点求解。

【板书】2、非匀强电场中的加速问题qU=△E k

【板书】二、带电粒子在匀强电场中的偏转

【板图】（或投影）如课本图13-52所示

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。

匀强电场：真空中YY ˊ极板水平放置，二板间距为d ，电势差为U ，板长为。

让学生讨论下述几个问题：-q 受力情况如何？运动性质如何？它的运动与力学中的那种运动相似？用什么方法研究-q 运动规律从而求出它射出电场时在竖直方向偏移原来运动方向的距离y 、末速度v 及偏转角度φ？（可利用平抛运动的投影图帮学生回忆）

【演示】电子束在电场中偏转，给出电场方向，先是让学生猜想电子束偏转方向如何，再用实验验证，以调动学生的积极性，然后再做定量分析。

这种带电粒子的匀变速曲线运动，可以用能量观点研究，也可以用运动分解与合成观点研究，要求y 和v 、φ，按本题条件，我们用后一种观点进行研究。

【板书】水平：匀速运动，v x =v 0，=v 0t

竖直：初速度为零，加速度a=qU/md ，匀加速直线运动，v y =at ，y=at 2/2， 【板图】（或投影）

可求出

作出末速度v 的反向延长线，交入射线于O ˊ点，可证，它的物理意义是，粒子好像是从入射线中点O ˊ点直接射出一样。

思考：带电粒子在电场中位移大小及方向？（，）学生自学课本第139页例题2回答应注意的问题：（1）合运动和分运动具有等势性；（2）合运动和分运动具有独立性。即互不干涉、独立进行。

下面介绍使带电粒子先加速后偏转在电子技术中的应用——示波器。

【演示】示波器荧光屏光点上下移动，后又展开成正弦图形，然后介绍示波器核心——示波管。

【板书】三、示波管

【课件演示】示波管构造及工作原理

+

1．构造及功用：

（1）电子枪：发射并加速电子

（2）偏转电极YY ˊ：使电子束竖直方向偏转（加信号电压）

XX ˊ：使电子束水平方向偏转（加扫描电压）

（3）荧光屏： （4）玻壳。 2．原理：

（1）YY ˊ作用：被电子枪加速的电子在YY ˊ电场中作匀变速曲线运动，出电场后作匀速

直线运动打到荧光屏上。见课本图14-56，由几何知识得：

2

2l l

L y

y +='

，同学们自己推

导，偏移： y ˊ=(U l L d

mv ql l L )2(tan )220+=+θ，若信号电压，则： y ˊ==

y ˊ随信号电压同步调变化，但由于视觉暂留及荧光物质的残光特性，我们便看到一条亮线。

如何将这一条竖直亮线转化成正弦图形呢？就要加扫描电压。 （2）XX ˊ的作用：

【演示】示波器的扫描过程（扫描电压由慢至快）

【投影】由简谐运动物体——砂摆直接得出振动图象演示，学生讨论：以匀速拉出木板类推扫描原理。

总结：在扫描电压一个周期内，信号电压也变化一个周期，荧光屏将出现一完整的正弦图形。