帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案

時(shí)間：2025-07-10 09:01:43 銀鳳物理教案我要投稿

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　　在教學(xué)工作者開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)前，可能需要進(jìn)行教案編寫工作，借助教案可以讓教學(xué)工作更科學(xué)化。那要怎么寫好教案呢？以下是小編為大家整理的帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案，歡迎閱讀與收藏。

帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 1

　　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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)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(guò)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(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(wèn)題——帶電粒子在電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)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(duì)于電場(chǎng)中的帶電粒子而言，受到電場(chǎng)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的'過(guò)程中，電場(chǎng)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(chǎng)，而且適用于任何其它電場(chǎng)。

　　分析課本113頁(yè)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的初末狀態(tài)，下面，我們針對(duì)勻強(qiáng)電場(chǎng)具體研究一下帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況。

　�。ń處煶鍪緢D片）為了方便研究，我們選用勻強(qiáng)電場(chǎng)：平行兩個(gè)帶電極板之間的電場(chǎng)就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。

　�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶�(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，帶電體帶負(fù)電，所以所受電場(chǎng)力豎直向上。

　�、谌� 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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在沿電場(chǎng)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(guò)電場(chǎng)，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢？

　�、谏涑鰰r(shí)的末速度與初速度的夾角稱為偏向角。

　�、� 反向延長(zhǎng)線與延長(zhǎng)線的交點(diǎn)在處。

　　證明：

　　注意：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場(chǎng)中穿出的情況。如果帶電粒子沒(méi)有從電場(chǎng)中穿出，此時(shí) 不再等于板長(zhǎng)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(chǎng)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(duì)照例題，自學(xué)完成，教師可以通過(guò)放映有關(guān)示波器的視頻資料加深學(xué)生對(duì)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(chǎng)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)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(chǎng)力，同時(shí)注意：為了方便問(wèn)題的研究，對(duì)于微觀粒子的電荷，因?yàn)橹亓Ψ浅Ｐ�，我們可以忽略不�?jì)。對(duì)于示波管，實(shí)際就是帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的實(shí)際應(yīng)用。

　　5、布置課后作業(yè)

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 2

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　知識(shí)與技能目標(biāo)

　　學(xué)生能理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的受力特點(diǎn)，掌握其加速和偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　能夠運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等知識(shí)，分析并解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題，包括計(jì)算粒子的加速度、速度、位移、偏轉(zhuǎn)角等物理量。

　　過(guò)程與方法目標(biāo)

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、理論推導(dǎo)和小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、邏輯推理能力和分析歸納能力。

　　讓學(xué)生學(xué)會(huì)建立物理模型，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題進(jìn)行求解，提升知識(shí)遷移和應(yīng)用能力。

　　情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

　　激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和勇于探索的精神。

　　讓學(xué)生體會(huì)物理知識(shí)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，增強(qiáng)對(duì)科學(xué)技術(shù)的認(rèn)同感。

　　二、教學(xué)重難點(diǎn)

　　教學(xué)重點(diǎn)

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的原理及規(guī)律。

　　運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析，尤其是對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法的理解和應(yīng)用。

　　建立合適的物理模型，綜合運(yùn)用多方面知識(shí)解決復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。

　　三、教學(xué)方法

　　實(shí)驗(yàn)演示法：通過(guò)演示帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，直觀呈現(xiàn)粒子的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考。

　　問(wèn)題驅(qū)動(dòng)法：設(shè)置一系列有針對(duì)性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　小組合作法：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論和合作探究，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和交流表達(dá)能力。

　　多媒體輔助教學(xué)法：利用動(dòng)畫(huà)、視頻等多媒體資源，幫助學(xué)生更好地理解抽象的物理過(guò)程。

　　四、教學(xué)過(guò)程

　　導(dǎo)入新課（5 分鐘）

　　演示實(shí)驗(yàn)：用陰極射線管展示電子束在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。提問(wèn)學(xué)生觀察到的.現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生思考電子束為什么會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引出本節(jié)課的主題 —— 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

　　知識(shí)回顧（5 分鐘）

　　復(fù)習(xí)電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力、牛頓第二定律、動(dòng)能定理等相關(guān)知識(shí)，為后續(xù)推導(dǎo)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做鋪墊。提問(wèn)學(xué)生電場(chǎng)力的計(jì)算公式\(F = qE\)（其中\(zhòng)(F\)為電場(chǎng)力，\(q\)為粒子電荷量，\(E\)為電場(chǎng)強(qiáng)度），以及牛頓第二定律\(F = ma\)（\(m\)為粒子質(zhì)量，\(a\)為加速度）。

　　新課教學(xué)（30 分鐘）

　　帶電粒子的加速

　　提出問(wèn)題：一個(gè)初速度為\(v_0\)的帶電粒子，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)，它將如何運(yùn)動(dòng)？

　　引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律\(F = ma\)和電場(chǎng)力公式\(F = qE\)，得出加速度\(a=\frac{qE}{m}\)。

　　若粒子初速度為\(0\)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度位移公式\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)（這里\(v_0 = 0\)），位移\(x\)與極板間距離\(d\)及電場(chǎng)強(qiáng)度\(E\)的關(guān)系為\(x = d\)，可得\(v=\sqrt{\frac{2qEd}{m}}\)。若粒子初速度不為\(0\)，則\(v^2 - v_0^2 = 2\frac{qE}{m}d\)。

　　從能量角度分析，根據(jù)動(dòng)能定理\(W = \Delta E_k\)，電場(chǎng)力做功\(W = qU\)（\(U\)為兩極板間電勢(shì)差），可得\(qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}mv_0^2\)，同樣能求出粒子加速后的速度。對(duì)比兩種方法，讓學(xué)生體會(huì)不同思路解決問(wèn)題的特點(diǎn)。

　　帶電粒子的偏轉(zhuǎn)（類平拋運(yùn)動(dòng)）

　　演示實(shí)驗(yàn)：在平行板電容器間，讓帶電粒子以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度進(jìn)入電場(chǎng)，觀察粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

　　提出問(wèn)題：粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡為什么是曲線？它在水平和豎直方向分別做什么運(yùn)動(dòng)？

　　引導(dǎo)學(xué)生分析：水平方向不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度\(v_x = v_0\)，位移\(x = v_0t\)；豎直方向受電場(chǎng)力\(F = qE\)，根據(jù)牛頓第二定律\(F = ma\)得加速度\(a=\frac{qE}{m}\)，做初速度為\(0\)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移\(y=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}\frac{qE}{m}t^2\)，速度\(v_y = at=\frac{qE}{m}t\) 。

　　推導(dǎo)偏轉(zhuǎn)角\(\theta\)的正切值\(\tan\theta=\frac{v_y}{v_x}=\frac{qEL}{mv_0^2}\)（\(L\)為極板長(zhǎng)度）。

　　例題講解（10 分鐘）

　　展示一道關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的綜合例題：如圖所示，電子以初速度\(v_0 = 4.010^6m/s\)沿與電場(chǎng)垂直的方向從 A 點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并且從另一端 B 點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成\(150^{\circ}\)角的方向飛出，已知電子的質(zhì)量\(m = 9.110^{-31}kg\)，電荷量\(e = 1.610^{-19}C\)，求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。

　　引導(dǎo)學(xué)生分析：粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向勻速，豎直方向勻加速。已知飛出時(shí)速度方向，可根據(jù)速度的合成與分解求出豎直方向速度，進(jìn)而結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度，再由電場(chǎng)力公式求出電場(chǎng)強(qiáng)度。

　　解題過(guò)程：設(shè)粒子飛出時(shí)豎直方向速度為\(v_y\)，因?yàn)閈(\tan30^{\circ}=\frac{v_0}{v_y}\)，所以\(v_y = v_0\cot30^{\circ}=4.010^6\sqrt{3}m/s\)。根據(jù)\(v_y = at\)，\(a=\frac{eE}{m}\)，水平方向\(x = L = v_0t\)，聯(lián)立可得\(E=\frac{mv_y}{eL}\)，由于\(L\)未知，但可根據(jù)水平和豎直方向運(yùn)動(dòng)關(guān)系消除\(L\)，最終解得\(E = 1.7310^3N/C\)。

　　課堂小結(jié)（5 分鐘）

　　與學(xué)生一起回顧帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及分析方法，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)。

　　布置作業(yè)（5 分鐘）

　　布置課后作業(yè)：教材課后習(xí)題中關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的計(jì)算題，以及一道拓展題：讓學(xué)生查閱資料，了解示波器中電子束偏轉(zhuǎn)原理與本節(jié)課知識(shí)的聯(lián)系。

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 3

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　知識(shí)與技能目標(biāo)

　　學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，深入理解帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的受力情況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　能夠熟練運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合物理知識(shí)，計(jì)算帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速度、速度、位移等物理量，并能解釋相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

　　過(guò)程與方法目標(biāo)

　　培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、數(shù)據(jù)處理能力和誤差分析能力。

　　讓學(xué)生經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到得出結(jié)論的科學(xué)探究過(guò)程，提高科學(xué)探究能力。

　　情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

　　通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣和對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)。

　　培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

　　二、教學(xué)重難點(diǎn)

　　教學(xué)重點(diǎn)

　　設(shè)計(jì)并完成帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)歸納帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　實(shí)驗(yàn)裝置的正確組裝與調(diào)試，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

　　對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，排除實(shí)驗(yàn)誤差的干擾，得出正確結(jié)論。

　　三、教學(xué)方法

　　實(shí)驗(yàn)探究法：以學(xué)生實(shí)驗(yàn)為核心，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探索帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

　　啟發(fā)引導(dǎo)法：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師適時(shí)提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生正確操作和分析實(shí)驗(yàn)。

　　討論交流法：組織學(xué)生進(jìn)行小組討論和全班交流，分享實(shí)驗(yàn)成果和心得體會(huì)，共同解決實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。

　　四、教學(xué)過(guò)程

　　導(dǎo)入新課（5 分鐘）

　　展示生活中與帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)相關(guān)的圖片或視頻，如電子顯像管、靜電除塵裝置等，引發(fā)學(xué)生興趣。提問(wèn)學(xué)生這些裝置中帶電粒子是如何運(yùn)動(dòng)的，從而引出本節(jié)課要通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（10 分鐘）

　　介紹實(shí)驗(yàn)器材：電子射線管、直流高壓電源、平行板電容器、熒光屏、導(dǎo)線等。

　　講解實(shí)驗(yàn)原理：帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力作用，根據(jù)電場(chǎng)力公式\(F = qE\)和牛頓第二定律\(F = ma\)，粒子會(huì)產(chǎn)生加速度，從而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在加速實(shí)驗(yàn)中，粒子沿電場(chǎng)線方向加速；在偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)中，粒子垂直電場(chǎng)線方向進(jìn)入電場(chǎng)，做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　演示實(shí)驗(yàn)裝置的組裝過(guò)程，強(qiáng)調(diào)操作要點(diǎn)和安全注意事項(xiàng)，如高壓電源的正確連接、防止觸電等。

　　分組實(shí)驗(yàn)（25 分鐘）

　　將學(xué)生分成若干小組，每組學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作。

　　實(shí)驗(yàn)一：帶電粒子的加速

　　連接好實(shí)驗(yàn)電路，使電子射線管的陰極發(fā)射電子，電子在加速電場(chǎng)中加速。調(diào)節(jié)加速電壓，觀察熒光屏上電子束亮點(diǎn)的位置變化。

　　測(cè)量不同加速電壓下電子束到達(dá)熒光屏的時(shí)間或位置，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式\(x = v_0t+\frac{1}{2}at^2\)（這里初速度\(v_0 = 0\)，\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)為加速電壓，\(d\)為加速極板間距，\(e\)為電子電荷量，\(m\)為電子質(zhì)量），計(jì)算電子的加速度和加速后的速度。

　　實(shí)驗(yàn)二：帶電粒子的偏轉(zhuǎn)

　　在電子射線管前放置平行板電容器，形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。讓電子以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度進(jìn)入電場(chǎng)。

　　保持電子的初速度不變，改變平行板電容器的電壓，觀察電子束在熒光屏上的偏轉(zhuǎn)情況。測(cè)量電子束的偏轉(zhuǎn)距離，記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，水平方向\(x = v_0t\)，豎直方向\(y=\frac{1}{2}at^2\)（\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)為偏轉(zhuǎn)電壓，\(d\)為偏轉(zhuǎn)極板間距），分析電子的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，計(jì)算偏轉(zhuǎn)角。

　　數(shù)據(jù)處理與討論（10 分鐘）

　　各小組對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，繪制相關(guān)圖表，如加速電壓與電子速度關(guān)系圖、偏轉(zhuǎn)電壓與偏轉(zhuǎn)距離關(guān)系圖等。

　　組織小組討論：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖表，總結(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法，分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的.原因。

　　每組選派代表進(jìn)行發(fā)言，分享小組的實(shí)驗(yàn)成果和討論結(jié)果。教師對(duì)各小組的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

　　課堂總結(jié)（5 分鐘）

　　教師對(duì)本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)的科學(xué)方法。

　　對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)論與理論推導(dǎo)結(jié)果，讓學(xué)生體會(huì)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。

　　布置作業(yè)（5 分鐘）

　　要求學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的反思。

　　布置思考問(wèn)題：如果在勻強(qiáng)電場(chǎng)中同時(shí)存在重力場(chǎng)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)又會(huì)怎樣？讓學(xué)生課后查閱資料或進(jìn)行簡(jiǎn)單推導(dǎo)分析。

　　帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 4

　　一、教學(xué)目標(biāo)

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

　　2.重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)--類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　3.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。

　　二、重點(diǎn)分析

　　初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向(或反向)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，垂直于電場(chǎng)方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。

　　三、主要教學(xué)過(guò)程

　　1.帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況

　�、偃魩щ娏Ｗ釉陔妶�(chǎng)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(chǎng)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(xiàn)=0，mg=Eq，因?yàn)樗苤亓ωQ直向下，所以所受電場(chǎng)力必為豎直向上。又因?yàn)閳?chǎng)強(qiáng)方向豎直向下，所以帶電體帶負(fù)電。

　�、谌�0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，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

　　打入負(fù)電荷，將做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。

　�、廴�0，且與初速度方向有夾角(不等于0，180)，帶電粒子將做曲線運(yùn)動(dòng)。

　　mqEq，合外力豎直向下v0與F夾角不等于0或180，帶電粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在第三種情況中重點(diǎn)分析類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　2.若不計(jì)重力，初速度v0E，帶電粒子將在電場(chǎng)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)。

　　與此相似，不計(jì)mg，v0E時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中將做類平拋運(yùn)動(dòng)。

　　板間距為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，初速度v0，板間電壓為U，帶電粒子質(zhì)量為m，帶電量為+q。

　�、倭Ｗ釉谂c電場(chǎng)方向垂直的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，x=v0t;在沿電為側(cè)移。

　　若粒子能穿過(guò)電場(chǎng)，而不打在極板上，側(cè)移量為多少呢?

　　注：以上結(jié)論均適用于帶電粒子能從電場(chǎng)中穿出的情況。如果帶電粒子沒(méi)有從電場(chǎng)中穿出，此時(shí)v0t不再等于板長(zhǎng)L，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行分析。

　　3.設(shè)粒子帶正電，以v0進(jìn)入電壓為U1的電場(chǎng)，將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)速度增大，動(dòng)能增大，所以該電場(chǎng)稱為加速電場(chǎng)。

　　進(jìn)入電壓為U2的電場(chǎng)后，粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)電場(chǎng)稱為偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。

　　【例1】

　　質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0進(jìn)入電場(chǎng)后沿直線運(yùn)動(dòng)到上極板。

　　(1)物體做的是什么運(yùn)動(dòng)?

　　(2)電場(chǎng)力做功多少?

　　(3)帶電體的電性?

　　分析：物體做直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)應(yīng)與v0在同一直線上。對(duì)物體進(jìn)行受力分析，若忽略mg，則物體只受Eq，方向不可能與v0在同一直線上，所以不能忽略mg。同理電場(chǎng)力Eq應(yīng)等于mg，否則合外力也不可能與v0在同一直線上。所以物體所受合力為零，應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

　　電場(chǎng)力功等于重力功，Egd=mgd。

　　電場(chǎng)力與重力方向相反，應(yīng)豎直向上。又因?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度方向向下，所以物體應(yīng)帶負(fù)電。

　　【例2】一平行板電容器板長(zhǎng)L=4cm，板間距離為d=3cm，傾斜放置，使板面與水平方向夾角=37，若兩板間所加電壓 U=100V，一帶電量q= 310-10C的負(fù)電荷以v0=0.5m/s的速度自 A板左邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿水平方向運(yùn)動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，則帶電粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為多少?帶電粒子質(zhì)量為多少?

　　解：

　　分析：帶電粒子能沿直線運(yùn)動(dòng)，所受合力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，由此可知重力不可忽略，受力如圖所示。

　　電場(chǎng)力在豎直方向的'分力與重力等值反向。帶電粒子所受合力與電場(chǎng)力在水平方向的分力相同。

　　根據(jù)動(dòng)能定理

　　例：一質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從距地面高h(yuǎn)處以一定的初速度水平拋出。在距拋出點(diǎn)水平距離為L(zhǎng)處，有一根管口比小球直徑略大

　　撞地通過(guò)管子，可在管子上方的整個(gè)區(qū)域里加一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)。如圖：

　　求：(1)小球的初速度v;

　　(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;

　　(3)小球落地時(shí)的動(dòng)能。

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