教學(xué)設(shè)計(jì) 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

專題課帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)：1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速和減速2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)3．用速度時(shí)間圖像處理帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)重點(diǎn)：1.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速和減速2.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)教學(xué)難點(diǎn)：帶電粒子在交變電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)安排：1課時(shí)教學(xué)過程：知識(shí)點(diǎn)回顧梳理：多媒體展示一.帶電粒子的加速1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做加速（或減速）直線運(yùn)動(dòng)。2.用功能觀點(diǎn)分析粒子動(dòng)能的變化量等于電場(chǎng)力做的功。（1）若粒子的初速度為零，則qU=mv2/2,V=（2）若粒子的初速度不為零，則qU=mv2/2-mv02/2,V=二.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)（限于勻強(qiáng)電場(chǎng)）1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以速度V0垂直電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向成900角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。2.偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：類似平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解知識(shí)分析處理。（1）垂直電場(chǎng)方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)：t=L/V0；vx=v0；x=v0t（2）平行于電場(chǎng)方向是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)：vy=at,y=EQ\F(1,2)at2經(jīng)時(shí)間t的偏轉(zhuǎn)位移：y=EQ\F(qU,2md)（EQ\F(x,V0)）2；粒子在t時(shí)刻的速度：Vt=EQ\R(,V02+Vy2)；偏轉(zhuǎn)角：tgφ=EQ\F(Vy,V0)=EQ\F(qUx,mdv02)時(shí)間相等是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)聯(lián)系橋梁；下面我們來(lái)看一道例題，這道題涉及到帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)。例題1.如圖，虛線左側(cè)有一場(chǎng)強(qiáng)為E1=E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在兩條平行的虛線MN和PQ之間存在著寬為L(zhǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度為E2=2E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在虛線PQ右側(cè)相距也為L(zhǎng)處有一與電場(chǎng)E2平行的屏．現(xiàn)將一電子（電荷量e,質(zhì)量為m）無(wú)初速度放入電場(chǎng)E1中的A點(diǎn)，最后打在右側(cè)的屏上，AO連線與屏垂直，垂足為O,(1)電子從釋放到打到屏上所用的時(shí)間；(2)電子剛射出電場(chǎng)E2時(shí)的速度方向與AO連線夾角的正切值tanθ；(3)

電子打到屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離y.教師強(qiáng)調(diào)讀完題目后，一定要找出粒子的信息，或者根據(jù)題目隱含條件去判斷是否需要考慮粒子的重力。才能進(jìn)一步解題，才能保證解題的正確。例2.如圖的平面直角坐標(biāo)系xoy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y正方向；一質(zhì)量為m,電荷量為q的粒子，從y軸上的p(o.h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng)，通過電場(chǎng)后從x軸上的a(2h.0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限.不計(jì)粒子所受的重力。求：（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；（2）粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；教師強(qiáng)調(diào)本題中的要求末速度的大小和方向，在曲線運(yùn)動(dòng)中涉及運(yùn)動(dòng)的方向問題，一般采用運(yùn)動(dòng)分解的方法。練習(xí)：噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場(chǎng)中思考下列問題？思考：a.電荷會(huì)向哪個(gè)向極板偏轉(zhuǎn)？b.電勢(shì)能怎樣變化？C.動(dòng)能怎樣變化？三.速度時(shí)間圖像在帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用思考與討論1.若粒子（不計(jì)重力）的初速度為零，靜止在兩極板間，再在兩極板間加上如圖的電壓.粒子會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？粒子運(yùn)動(dòng)的方向會(huì)變化嗎？思考與討論2.若粒子（不計(jì)重力）的初速度為零，靜止在兩極板間，再在兩極板間加上如圖的電壓。粒子會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？粒子運(yùn)動(dòng)的方向會(huì)變化嗎？教師請(qǐng)兩位學(xué)生到黑板上畫出速度時(shí)間圖像，并分析學(xué)生的畫圖情況。使用速度時(shí)間圖像對(duì)一些問題的處理會(huì)比較直觀，簡(jiǎn)潔。學(xué)生一般對(duì)速度時(shí)間圖像掌握的比較好，有的題使用這個(gè)方法會(huì)比較簡(jiǎn)單。如下題例3.如圖（a）所示，兩塊平行金屬板，相距為d，加上如圖（b）所示的方波形電壓，電壓最大值為U，周期為T．現(xiàn)有一離子束，其中每個(gè)粒子的帶電荷量為q，質(zhì)量為m，從與兩板等距處0點(diǎn)與板平行的方向連續(xù)射入．設(shè)粒子通過平行板所用的時(shí)間為T（和電壓變化的周期相同），且已知所有的粒子最后都可以通過兩板間的空間而打在右端的靶上．試求粒子最后打在靶上的位置范圍（即與靶心O′的最大距離和最小距離）．不計(jì)重力影響．在t=T/2,3T/2,5T/2…時(shí)刻入射的粒子將有最小側(cè)向位移課堂小結(jié)：本節(jié)課重點(diǎn)講述了偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的知識(shí).從力學(xué)的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)著手，分析帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過程中其他形式的能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化過程時(shí)，可應(yīng)用動(dòng)能定理，也可以用能量守恒定律。布置作業(yè)：本節(jié)課時(shí)作業(yè)練習(xí)板書設(shè)計(jì)專題課帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一.帶電粒子的加速1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析2.用功能觀點(diǎn)分