带电粒子在电场中的运动教学设计

贵州师大附中实习期间

教学设计

《带电粒子在电场中的运动》

指导老师:

实习生: 谢忠

2015年9月

《带电粒子在电场中的运动》教学设计

一、教学设计说明

1.教材分析

《带电粒子在在电场中的运动》是《普通高中物理课程标准》选修模块3—1中第一章“静电场”

中的内容，其基本内容是要求“处理带电粒子在电场中运动的问题”主要培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。

本节课的教学内容选自人民教育出版普通高中课程标准实验教材教科书2007年版《物理》选修3—1第1章第9节。教材内容由“带电粒子的加速”“带电粒子的偏转”“示波管原理”三部分组成，教学内容的梯度十分明显，安排符合学生的认知规律，教材首先介绍了带电粒子在电场中静电力的作用会发生不同程度的偏转，紧接着通过例题的形式来研究带电粒子的加速和偏转问题，这样我们出现进行问题的处理，清晰明了，一步一步地进行分析求解，可以防止公式过多的出现，避免学生死记硬背的现象出现，让学生从问题的本质出发，将复杂的问题简单化。

示波管的原理部分不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要有一定的空间想象能力，因此教科书在“思考与讨论”栏目中设置了四个问题，层次分明、循序渐进，给学生足够的时间与空间的配置，对此部分内容的学习减轻了负担。

2.学情分析

教学主体是普通高二年纪的学生，已经掌握了运动学和功能关系的知识以及简单的静电学的知识，学生具有一定的分析推理能力，但是由于力学和电学的综合程度已有提高，这对于学生的学习还是有一定的困难。

高中二年级学生处于高中学习的关键时期，理论和科技方面的知识都需要加强，而本节教学则恰是理论联系现代科学实验和技术设备的知识，对学生而言通过本节课的学习讲师质的提升，也基于物理学习的宗旨，为往后的电磁学的学习打下（作为类比学习）基础。

二、教案

平抛运动来研究。 平抛运动图示：

在重力方向做初速度为0加速度为g 的匀加速直线运动：212H gt =

在初速度方向做速度为0

v 的匀速直线运动：

0L v t

=

对带正电粒子以初速度

v 垂直电场线射入电场分析：

粒子射入电场，在电场中只受沿电场方向的电场力：

F Eq =

且与初速度方向垂直，在初速度方向不受电场力。实际运动可分解为两个分运动的合成：

在电场力方向做匀加速直线运动：

Eq a m =

在初速度方向做匀速直线运动：

v v =

'

702,U 200V m s d cm θ==?例：如图，在两个极板Y 和Y 的长度L=6.0cm,相距极板间的电压。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 =3.710。把两极板间电场看做匀强电场，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。

学生回忆已有的平抛运动知

识，在老师的引导下类比分析带电粒子在匀强电

场中的偏转问题。

学生思考并且解答。

引导学生分析粒子在电场中的运动情况。引导学生类比平抛运动的处理方法

老师进行分析。

提出问题，引导学生类比平抛运动的处理方法。

解：电子在垂直于版面的的方向受到静电力。由于电场不随时间改变，而且是匀强电场，所以整个运动中在垂直于板面的方向上加速度是不变的。加速度是：

F Eq eU a m m md

===

电子射出电场时，在垂直于板面方向偏移的距离为：

212y at

=

其中t 为飞行时间。由于电子在平行于板面的方向不受力，所以在这个方向做匀速运动，由

0l v t

=可求得：

l

t v =

将a 和t 带入y 的表达式，得到：

20

1()

2eU l y md v =??

带入数值后，得：

0.36y cm

=

即电子射出时沿垂直于板面的方向偏离0.36cm 。

由于电子在平行于板面方向不受力，它离开电场时，这个方向的分速度仍然是

v ，而垂直于板面的分速度是：

eU l

v at md v ⊥==?

离开电场时的偏转角度可由：

20tan v eUl

v mdv θ⊥==

代入数值后查表求得：

6.8

θ=o

带电粒子在匀强电场中的运动，与重物在重力场中的运动相似，有时候像自由落体运动，有时像抛体运动，以初速度是否为零而定。不过重物在重力场中受到的力跟质量成正比。因此不同质量的物体具有相同的加速度g 。但是带电粒子在电场中受到的力跟它的电荷量成正比，而电荷量相同的粒子可能质量不同，因而它们在电场中的加速度可能互不相同，这是静电场与重力场的重要区别。

四、 示波管原的理

有一种电子仪器叫示波器，可以用来观察电信号随时间变化的的情况。示波器的核心部件是示波管，下图是它的原理图。由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。

如果在两个偏转电极间都不加电压，电子束从电子枪射出后沿直线传播，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑。

''''

'

'

1. 1.941.94问题如果在电极XX 之间不加电压，但在YY 之间加不变的电压，使Y 的电势比Y 高，电子束运动过程中受哪个方向的力？电子将打在荧光屏的什么位置？试着在图一中标出来。

如果在YY 之间不加电压，而在XX 之间加不变的电压（X 正、X 负），电子将打在荧光屏的什么位置？试着在图一中标出来。

_____分别打在荧光屏的Y 置和X 位置

''2. 1.95XX YY 问题如果在电极之间不加电压，而在电极之间所加的电压按图所示的规律随时间变化，在荧

光屏上会看到什么图形？试着画出来。

_______会在Y 轴上看到一条亮的线

''''

3. 1.95“”YY XX X X X X 问题如果之间的电压仍然按如图所示，而在电极之间加不变的电压（正、负），在荧光屏上会看到什么图形？

若在之间的电压是负、正呢？试着画出来。

____分别如下图所示：

''

4. 1.951.96--问题如果YY 之间的电压仍然如图所示，而在电极XX 之间所加的电压按图所示的规律变化，在荧光屏上会看到什么图形？

________在荧光屏上看到的图形如下图所示：

'''

4 1.97 1.951.97.XX YY XX ----197若中在之间加的电压如所示的电压，图的电压和所示周期性相同的电压，那么将会看到一个如上的稳定图形。示波管偏转电极上加的是待显示的信号电压，偏转电极接入仪器自身产生的锯齿形电

压（如图），叫做扫描电压。

带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同。研究时主