PAGEPAGE89帶電粒子在電場中的運動本節分析在前面學習靜電場性質的基礎上，本節學習處理帶電粒子在電場中運動的問題．本節內容主要培育學生綜合應用力學學問和電學學問的實力．內容由“帶電粒子的加速”“帶電粒子的偏轉”“示波管的原理”三部分組成．這樣支配學習內容梯度非常明顯，也符合學生的認知規律．由于力學與電學的綜合程度漸漸提高，學生學習出現一些困難也屬正?，F象．老師應當幫助學生鋪設合理的臺階，逐步提高他們的綜合分析實力．教材是通過例題的形式來探討帶電粒子的加速和偏轉問題的．這樣的處理可以避開出現“加速度公式、位移公式、速度公式、偏轉角公式”等，因為記憶這些公式不僅加重學生負擔，更會嚴峻沖擊學生探討問題時的物理意識．示波管原理部分不僅對力學、電學學問的綜合實力的要求較高，而且要求有肯定的空間想象實力．為此，教材第36頁“思索與探討”欄目中設計了四個問題，事實上是設置了四個臺階．教學中要按部就班，給學生足夠的思索空間．教材中帶電粒子做勻加速運動，但沒有用勻加速運動的公式來處理，而是用動能定理來處理．這是因為在電場中應用動能定理有特殊的優越性（靜電力做功與路徑無關）．學情分析1．學生處理帶電粒子在電場中運動的問題時，經常因“重力是否可以忽視”這一問題感到迷茫．老師處理這個問題時，要給學生總結歸納．2．帶電粒子的偏轉教材給出了電子垂直電場線方向射入勻強電場的情景．由于靜電力方向與電子的初速度方向垂直，且靜電力是恒力，所以學生可以據此判定電子只能做勻變速曲線運動，進而思索，用什么樣的方法分析處理此類曲線運動的問題．3．示波管的原理學生沒有依據沙擺試驗得到振動曲線的基礎，且本節也不宜用三角函數引入，因而本部分內容的學習難度較大，所以應當依據限制變量的思想逐步推動．教學目標eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(●))學問與技能（1）學習運用靜電力、電場強度等概念探討帶電粒子在電場中運動時的加速度、速度和位移等物理量的改變．（2）綜合運用靜電力做功、電勢差、等勢面等概念探討帶電粒子在電場中運動時的能量轉化．（3）了解示波管原理，并會分析簡潔現象．eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(●))過程與方法運用運動分解的方法，經驗計算推導過程，培育學生的分析實力、抽象思維的實力和綜合實力．情感、看法與價值觀了解示波管的工作原理，體會靜電場學問對科學技術的影響．教學重難點重點：帶電粒子在電場中的偏轉．難點：示波管原理．教學方法類比法、推導公式法、探討法．教學打算多媒體協助教學設備．教學過程設計主要教學過程教學設計老師活動學生活動一、引入新課【學問回顧】1.牛頓其次定律的公式是F＝ma2.動能定理的表達式是ΔW＝ΔEk3.解決平拋這類曲線運動的方法是：將運動分解為一個水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動水平方向：x＝v0t豎直方向：h＝eq\f(1,2)at2速度偏轉角度tanα＝eq\f(vy,v0)4.靜電力做功的計算方法恒力（勻強電場）：W＝qEd隨意狀況：W＝qU（設計意圖：回顧相關力學、電學學問，為綜合計算打下基礎．）【學問打算】電場中的帶電粒子在什么狀況下不考慮重力？自主學習，建議提前完成.二、自主學習帶電粒子受力狀況分析1.只有在帶電粒子的重力遠小于靜電力時，粒子的重力才可以忽視；2.一般來說，微觀帶電粒子如電子、質子、離子等除有說明或有明示外，處理問題時均不計重力；而帶電的液滴、小球等除有說明或其他明示外，處理問題時均應當考慮重力.閱讀教材，得出結論.三、新課教學（一）帶電粒子的加速【思索】帶電粒子做加速或減速直線運動的條件是什么？【例1】如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U，兩板的間距為d.兩板間有一質量為m，帶正電荷q的帶電粒子．它在電場力的作用下，由靜止起先從正極板向負極板運動，到達負極板時的速度有多大？（不考慮粒子的重力）eq\x(\b\lc\(\a\vs4\al\co1(運用能量學問求解,Uq＝\f(1,2)mv2,v＝\r(\f(2Uq,m)))))eq\x(\b\lc\(\a\vs4\al\co1(運用運動學學問求解,U＝Ed,Eq＝mav＝\r(\f(2Uq,m)),2ad＝v2)))【思維拓展】假如進入電場的速度為v0，其最終射出電場的速度為多大？【思索探討】上述問題中，假如在非勻強電場中該用何種方法求解？上面的方法是否仍舊適用？為什么？（設計意圖：通過各種變式探討，使學生知道公式與情景的對應關系，并且了解這類問題無非是新情景下的力學問題．）【嘗試練習】炙熱的金屬絲可以放射電子如圖所示．在金屬絲和金屬板間加以電壓U＝2500V，放射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出．電子穿出時的速度有多大？設電子剛離開金屬絲時的速度為零．（m＝0.9×10－30kg，e＝1.6×10－19C）解：依據動能定理得：eU＝eq\f(1,2)mv2－0，將U＝2500V，m＝0.9×10－30kg，e＝1.6×10－19C代入方程得v≈3.0×107m/s學生用兩種方法求解.探討分析.訓練數值運算.（二）帶電粒子在勻強電場中的偏轉【例2】如圖所示，質量為m、帶電量為q的正粒子以初速度v0垂直于電場線射入勻強電場中，穿出電場．勻強電場的兩板間距為d，電勢差為U，板長為l（粒子不計重力）.1.問題探討（1）q的受力大小和方向怎樣？（2）垂直電場和平行電場方向的運動性質怎樣？（3）與學過的哪種運動形式類似？2.深化探究：設兩極板間電荷帶電荷量為q，質量為m，平行板長為l，兩板間距為d，電勢差為U，初速度為v0.試求：（1）平行電場方向的加速度；（2）平行電場方向的運動時間；（3）粒子射出時，平行于電場方向的速度；（4）粒子射出時的偏移距離和偏轉方向.解析：（1）平行電場方向的加速度：a＝eq\f(qU,md)（2）垂直電場方向的運動時間：t＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0)))（3）平行于電場方向的速度：vy＝eq\f(qUl,mdv0)（4）偏移距離：y＝eq\f(qU,2md)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(l,v0)))eq\s\up12(2)偏轉角：tanθ＝eq\f(vy,vx)＝eq\f(qUl,md)veq\o\al(2,0)（設計意圖：假如讓學生一下面對偏轉整個問題，會因思維長度大而感到困難．現把它分解為幾個小步驟，則便于自主學習，解決問題．）【嘗試練習】如圖所示，兩個相同極板Y與Y′的長度l＝6.0cm，相距d＝2.0cm，極板間的電壓U＝200V．一個電子沿平行于板面的方向射入電場中，射入的速度v0＝3.0×107m/s.把兩板間的電場看作勻強電場，求電子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離y和偏轉的角度θ（m＝0.9×10－30kg，e＝1.6×10－19C）【拓展練習】質子（質量為m、電荷量為e）和二價氦離子（質量為4m、電荷量為2e）以相同的初動能垂直射入同一偏轉電場中，離開電場后，它們的偏轉角正切之比為____，側移之比為____.【思維拓展】以相同的初速度進入同一偏轉電場其結果如何？假如以相同的初速度進入同一偏轉電場中，它們的偏轉角正切之比為2∶1，側移之比為2∶1.（設計意圖：通對前邊結論稍加改變進行訓練，學習比值法解題類型，并且告知質子、氦核等微觀粒子的相關參數．）回顧平拋學問，遷移解決問題.熟識解題思路，訓練數值計算.答案：y＝3.56mmtanθ＝0.119訓練鞏固比值法解題.（三）示波管的原理1.亮斑的位置（1）假如在橫向電極XX′之間不加電壓，但在豎向YY′之間加不變的電壓，使Y的電勢比Y′高（有時說這種狀況是“Y正，Y′負”），電子束運動過程中受哪個方向的力？電子將打在熒光屏的什么位置？試著在熒光屏上標出.（2）假如在YY′之間不加電壓，而在XX′之間加不變的電壓（X正，X′負），電子將打在熒光屏的什么位置？試著在熒光屏上標出.2.亮斑運動——亮線假如在電極XX′之間不加電壓，而在電極YY′之間所加的電壓按圖所示的規律隨時間改變，在熒光屏上會看到什么圖形？試著在熒光屏上標出.3．亮線平移假如YY′之間的電壓如圖所示，而在電極XX′之間加不變的電壓（X正，X′負），在熒光屏上會看到什么圖形？若XX′之間的電壓是“X負，X′正”呢？試著在熒光屏上標出.4.亮斑運動的合成假如YY′之間的電壓如圖甲所示，而在電極XX′之間所加的電壓按圖乙所示的規律改變，在熒光屏上會看到什么圖形？建議按以下步驟畫圖.（1）在白紙上畫出熒光屏的放大圖；（2）在圖上分別標出O、A、B、C、t1、D、E、F、t2幾個時刻光點在熒光屏上的位置；（3）依據以上光點的位置，畫出熒光屏上的圖形.甲乙（設計意圖：通過臺階小、步伐密的策略把這個難度較大的運動合成問題逐步解決．）1.學生分析說出電子槍的工作原理.2.回顧偏轉位移y的表達式，關注y-U的關系.3.留意運用“限制變量”思想和“運動的合成”方法.四、課堂小結舉例說明本節用到了哪些科學方法．列出困惑之處.總結反思.五、課后作業教材問題與練習1～5.板書設計9帶電粒子在電場中的運動一、帶電粒子的加速eq\x(\b\lc\(\a\vs4\al\co1(運用能量學問求解,Uq＝\f(1,2)mv2,v＝\r(\f(2Uq,m)))))eq\x(\b\lc\(\a\vs4\al\co1(運用運動學學問求解,U＝Ed,Eq＝mav＝\r(\f(2Uq,m)),2ad＝v2)))二、帶電粒子在勻強電場中的偏轉三、示波管的原理教學反思本節幾乎沒有新學問，全是已學學問的應用，但