高三电学复习教案2--带电粒子在电场中的运动

第一篇：高三电学复习教案2--带电粒子在电场中的运动

二、带电粒子在电场中的运动

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． 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．

教学过程设计 教师活动

一、解决带电粒子在电场中运动的基本思路

带电粒子在电场中的运动，难度比较大，能力要求高，所以要把握基本的规律．力学的五个规律在这一部分都要使用，所以这部分学习可帮助我们复习巩固力学知识，又可以帮助我们认识理解带电粒子在电场中的应用．

解决带电粒子在电场中运动的基本思路： 学生活动 积极配合老师整理 1．受力分析．

研究对象有两种：带电粒子和带电质点． 前者不考虑重力，后者要考虑重力． 2．运动轨迹和过程分析．

带电粒子运动形式决定于：粒子的受力情况和初速度情况． 3．解题的依据．

（1）力的观点：牛顿运动定律和运动学公式．

（2）能量的观点：电场力做功与路径无关；动能定理：能的转化与守恒规律．

（3）动量的观点．

（根据学生的具体情况，有选择地复习下列内容；匀强电场的特点，平抛运动，牛顿运动定律，匀速及匀变速直线运动，运动的合成与分解，电场力的功以及能量转化等问题．）

二、带电粒子在典型场中的运动形式

带电粒子在电场中的运动形式各种各样，由其受力和初速度共同决定． 学生思考、讨论然后根据力与运动的关系回答． 1．在点电荷电场中：

这几种情况下物体做什么运动？（指定学生回答）2．匀强电场中：

在点电荷电场中带电粒子的运动形式可能有那些？并举例说明．（指定学生回答）可见带电粒子在电场中的运动，也是各种各样的都有．带电粒子在上述不同电场中，由于它们的受力情况不同以及初速度不同，运动情况就不同．带电粒子在电场中可以做直线运动，也可以做曲线运动．

在匀强电场中带电粒子的运动形式可能有哪些？并举例说明．

三、带电粒子在电场中运动判断与分析 1．带电粒子在电场中的直线运动

[问题1] 如图3-2-1所示，在点电荷+Q的电场中，一带电粒子-q的初速度v0恰与电场线QP方向相同，则带电粒子-q在开始运动后，将（B）

A．沿电场线QP做匀加速运动 B．沿电场线QP做变减速运动 C．沿电场线QP做变加速运动 D．偏离电场线QP做曲线运动

回答问题，在老师的启发下，确定运动性质．

思考：带电粒子-q的初速度v0 恰与电场线QP方向相反，情况怎样？若初速度v0恰与电场线QP方向垂直，可能出现什么情况？

解析：带电粒子-q受力有什么特点？方向与初速度v0的方向的关系怎么样？由库仑定律和牛顿第二定律确定．

[问题2]如图3-2-2所示，在匀强电场E中，一带电粒子-q的初速度v0恰与电场线方向相同，则带电粒子-q在开始运动后，将（C）

A．沿电场线方向做匀加速运动 B．沿电场线方向做变加速运动 C．沿电场线方向做匀减速运动 D．偏离电场线方向做曲线运动 思考：带电粒子-q的初速度v0恰与电场线方向相反，情况怎样？

解析：带电粒子-q受力有什么特点？方向与初速度v0的方向的关系怎么样？ [问题3]如图3-2-3所示的直线是某电场中的一条电场线，A、B是这条电场线上两点．已知一电子经过A点的速度为vA并向B点运动，一段时间以后，该电子经过B点的速度为vB，且vA与vB的方向相反．则：（AD）

A．A点的电势一定高于B点的电势 B．A点的场强一定大于B点的场强

C．电子经过A点时的电势能一定大于它经过B点时的电势能 D．电子经过A点时的动能一定大于它经过B点时的动能 回答问题，在老师的启发下，确定运动性质．

思考：一根电场线能确定什么？为什么不能判断场强大小？

解析：根据电子速度方向的变化可确定电子的受力F的方向，从而确定场强E的方向．沿着电场线的方向电势降低，所以A正确．从A点到B点电场力做负功，动能减小，电势能增加．所以C错D正确．一条电场线不能判断场强大小，所以B不对．

[问题4]一个带正电荷的质点P放在两个等量负电荷A、B的电场中，P恰好在AB连线的垂直平分线的C点处，现将P在C点由静止释放，设P只受电场力作用，则（ABD）

A．P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能越来越小而速度越来越大

B．P由C向AB连线中点运动过程中，加速度可能先变大后变小，最后为零，而速度一直变大

C．P运动到与C关于AB的对称点C′静止 D．P不会静止，而是在C与C′间来回振动 请学生自己读题、审题、分析，然后指定人回答

通过此题的分析与解答，可加深对等量同种电荷场强分布的认识和理解． 解析：利用极限法，可知在AB连线的垂直平分线上的场强从无穷远处到中点O是先增大后减小直到为零．由于C点位置的不确定性，所以A、B选项都有可能．根据场强分布的对称性，不难确定，P将在C和C′间来回振动．

（总结带电粒子在电场中做直线运动的几种情况）2．带电粒子在电场中的曲线运动

[问题5]如图3-2-6所示，两平行金属板间有匀强电场，场强方向指向下板，一带电量为-q的粒子，以初速度v0垂直电场线射入电场中，则粒子在电场中所做的运动可能是（C）

A．沿初速度方向做匀速运动

B．向下板方向偏移，做匀变速曲线运动 C．向上板方向偏移，轨迹为抛物线 D．向上板偏移，轨迹为一段圆弧 将带电粒子的运动与重力场中的平抛运动类比，寻求解决问题的思路．建立直角坐标系，将运动分解为垂直于场强方向和沿场强方向分别加以讨论．

解析：在匀强电场中，-q受电场力的特点为：方向与电场线方向相反，大小恒定，而初速度方向与电场力方向垂直，所以粒子一定做匀变速曲线运动，轨迹为抛物线．

[问题6]已知氢原子中的质子和电子所带电量都是e，电子质量为me，电子绕核做匀速圆周运动，轨道半径为r，试确定电子做匀速圆周运动的线速度的大小和角速度的大小，以及电子运动周期．

根据牛顿第二定律和圆周运动规律求解

然后将结论与卫星围绕行星做匀速圆周运动加以比较．

解析：电子绕核做匀速圆周运动的向心力是由质子和电子之间的库仑力提供．

[问题7]如图3-2-7所示，直线MN为点电荷Q的电场中的一条电场线．带正电的粒子只在电场力的作用下，沿着曲线由a向b运动，则（B）

A．点电荷Q是正电荷 B．电势Ua＞Ub C．场强Ea＞Eb

D．带电粒子的动能EKa＞EKb

指定学生回答弄清物体做曲线运动的条件是什么． 解析：做曲线运动的物体合外力方向与初速度方向有夹角，并且合外力总指向轨迹内侧．由此可判断点电荷Q为负电荷，负点电荷的电场线由N指向M，根据电场性质可知B错C对，沿着曲线由a向b运动过程中，克服电场力做功，动能减少．

四、研究带电粒子在电场中运动的方法

1．运用牛顿定律研究带电粒子在电场中运动

基本思路：先用牛顿第二定律求出粒子的加速度，进而确定粒子的运动形式，再根据带电粒子的运动形式运用相应的运动学规律求出粒子的运动情况．

[问题]如图3-2-8所示，一个质量为m，带电量为q的粒子，从两平行板左侧中点沿垂直场强方向射入，当入射速度为v时，恰好穿过电场而不碰金属板．要使粒子的入射速度变为v/2，仍能恰好穿过电场，则必须再使（AD）

A．粒子的电量变为原来的1/4 B．两板间电压减为原来的1/2 C．两板间距离增为原来的4倍 D．两板间距离增为原来的2倍

解析：带电粒子在电场中做匀变速曲线运动．由于粒子在平行板的方向上不受力，在垂直板方向受到恒定不变的电场力作用，因而可将此匀变速曲线运动视为沿平行板方向上的匀速直线运动与垂直板的方向上的初速度为零的匀加速直线运动的合运动．粒子恰好穿过电场时，它沿平行板的方向发生位移L所用时间，与垂直板方向上发生位移d/2所用时间相等，设两板电压为U，则有

利用牛顿运动定律和运动学公式分解分别表示两个分运动遵从的规律． 正确理解恰好穿过电场的含义． 当入射速度变为v/2，它沿平行板的方向发生位移L所用时间变为原来的2倍，由上式可知，粒子的电量变为原来的1/4或两板间距离增为原来的2倍时，均使粒子在与垂直板方向上发生位移d/2所用时间增为原来的2倍，从而保证粒子仍恰好穿过电场，因此选项A、D正确．

思考：带电粒子为什么做这样的运动？应满足

[问题2]如图3-2-9所示，一个质量为m，带电量为q的粒子，仅受电场力作用，以恒定的速率v沿一圆弧做圆周运动，从圆周上A点到B点速度方向改变了θ角，A、B两点间弧长为S，求：A、B两点处的场强的大小及A、B两点间的电势差．

思考：还有没有别的措施可满足什么样的条件？

解析：既然带电粒子以恒定不变的速率沿圆弧运动，又仅受电场力作用，那么带电粒子一定处于点电荷的电场中，且带电粒子在以点电荷为圆心的圆上运动．根据牛顿运动定律和圆周运动规律，由电场力提供向心力，即：

由

由动能定理知A、B两点间的电势差为零．

（带电粒子只有在点电荷电场中才可能做匀速圆周运动）2．运用动能定理研究带电粒子在电场中运动

基本思路；根据电场力对带电粒子做功的情况，分析粒子的动能与势能发生转化的情况，运用动能定理或者运用在电场中动能与电势能相互转化而它们的总和守恒的观点，求解粒子的运动情况．

[问题1]如图3-2-10所示，质量为m，电量为e的电子，从A点以速度v0垂直场强方向射入匀强电场中，从B点射出电场时的速度方向与电场线成120度角，则A、B两点间的电势差是多少？

解析：电子从A运动到B的过程中，电场力对电子做正功，由动能定理和几何关系有：

这一思路对于带电粒子在任何电场中的运动都适用．

五、带电质点在电场中的运动

由于带电质点的重力不能忽略，因此带电质点在重力和电场力的作用下运动，重力和电场力的合力使带电质点产生加速度；合力的作用效果在位移上的积累使带电物体的动能发生变化；合力在时间上的积累使带电物体的动量发生变化．因此，我们可以运用牛顿第二定律、动量定理或动能定理分析解决带电物体在重力场和电场中运动问题．

[问题1]如图3-2-11所示，在竖直平面内，有一半径为R的绝缘的光滑圆环，圆环处于场强大小为E，方向水平向右的匀强电场中，圆环上的A、C两点处于同一水平面上，B、D分别为圆环的最高点和最低点．M为圆环上的一点，∠MOA=45°．环上穿着一个质量为m，带电量为+q的小球，它正在圆环上做圆周运动，已知电场力大小qE等于重力的大小mg，且小球经过M点时球与环之间的相互作用力为零．试确定小球经过A、B、C、D点时的动能各是多少？

学生自己审题，分析思考指定学生解答： 根据牛顿第二定律

当小球从M点运动到A点的过程中，电场力和重力做功分别为

根据动能定理得：

同理：

解析：小球是在重力、弹力和电场力的作用下做变速圆周运动，其中重力和电场力是恒力，弹力是变力．重力和电场力的合力仍为恒力：

M点时，由它所受的重力和电场力的合力提供向心力．所以用上述条件，根据牛顿第二定律和圆周运动规律可求出小球过M点时的动能．另外小球在做变速圆周运动的过程中只有重力和电场力做功，这两个力做功的特点都只与小球的位置变化有关，而与路径无关，因而可借助动能定理解题． [问题2]如图3-2-12所示，在水平向右的匀强电场中的A点，有一个质量为m，带电量为-q的油滴以速度v竖直向上运动．已知当油滴经过最高点B时，速度大小也为v．求：场强E的大小及A、B两点间的电势差．

根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有：

即H=x 由动能定理： Eqx-mgH=0 得:

再由动能定理： qUAB-mgH=0

解析：油滴在重力和电场力两个恒力作用下，从A向B运动．这一运动可以看成是竖直上抛运动和水平方向上初速度为零的匀加速直线运动的合运动．所以可以选择有关运动学的知识和动能定理解题．

六、带电粒子在交变电场中的运动

在两个相互平行的金属板间加交变电压时，在两板间便可获得交变电场．此类电场从空间看是匀强的，即同一时刻，电场中各个位置处电场强度的大小、方向都相同；从时间上看是变化的，即电场强度的大小、方向都可随时间变化．

研究带电粒子在这种交变电场中的运动，关键是根据电场变化的特点，利用牛顿第二定律正确地判断粒子的运动情况．

[问题1]如图3-2-13所示，A、B是一对平行的金属板．在两板间加上一周期为T的交变电压u．A板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律为；在0到T/2的时间内，UB=U0（正的常数）；在T/2到T的时间内，UB=-U0；在T到3T/2的时间内，UB=U0；在3T/2到2T的时间内．UB=-U0……，现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内．设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（AB）

A．若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动

B．若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

C．若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上

D．若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动． 学生读题、审题、找学生说出解题思路

画A、B、C、D四个选项的v-t图像．从图像分析带电粒子的运动情况． 解析：关键在于分析带电粒子的受力、加速度、速度的变化情况，根据位移变化确定运动情况．运用牛顿第二定律和运动学公式讨论比较麻烦，所以考虑应用图像．

[问题2]如图3-2-14所示，真空室中电极K发出的电子（初速不计）经过U0=1000伏的加速电场后，由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入．A、B板长l=0.20米，相距d=0.020米，加在A、B两板间电压u随时间t变化的u-t图线如图3-2-15所示．设A、B间的电场可看做是均匀的，且两板外无电场．在每个电子通过电场区域的极短时间内，电场可视做恒定的．两板右侧放一记录圆筒，筒在左侧边缘与极板右端距离b=0.15米，筒绕其竖直轴匀速转动，周期T=0.20秒，筒的周长s=0.20米，筒能接收到通过A、B板的全部电子．

学生自己读题、审题，指定学生讲述解题思路．

（1）以t=0时（见图3-2-15，此时u=0）电子打到圆筒记录纸上的点做为xy坐标系的原点，并取y轴竖直向上．试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和X坐标．（不计重力作用）

（2）在给出的坐标纸（图3-2-16上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线．

解析：（1）计算电子打到记录纸上的最高点的坐标，设v0为电子沿A、B板的中心线射入电场时的初速度，则

电子在中心线方向的运动为匀速运动，设电子穿过A、B板的时间为t0，则l=v0t0电子在垂直A、B板方向的运动为匀加速直线运动．对于恰能穿过A、B板的电子，在它通过时加在两板间的电压uc应满足

联立求解得

uc=(2d2)/(l2)U0=20伏

此电子从A、B板射出时沿y方向的分速度为

vy=(euc)/(md)t0

此时，此电子做匀速直线运动，它打在记录纸上的点最高，设纵坐标为y，由图3-2-17可得

（y-d/2）/b=vy/v0

由以上各式解得

y=bd/l+d/2=2.5厘米

从题给的u-t图线可知，加于两板电压u的周期T0=0.10秒，u的最大值um=100伏，因为u0＜Um，在一个周期T0内，只有开始的一段时间间隔t内有电子通过A、B板，t=（uc）/（um）T0

因为电子打在记录纸上的最高点不止一个，根据题中关于坐标原点与起始记录时刻的规定，第一个最高点的x坐标为

x1=ts/T=2厘米

第二个最高点的x坐标为

x2=（t＋T0）s/T=12厘米

第三个最高点的x坐标为

x3=[t＋2T0）/T]s=22厘米

由于记录筒的周长为20厘米，所以第三个最高点已与第一个最高点重合，即电子打到记录纸上的最高点只有两个，它们的x坐标分别为x1=2厘米和x2=12厘米．

（2）电子打到记录纸上所形成的图线，如图3-2-18所示．

[问题3]在光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg，电量q=1.0×10-10C的带正电小球，静止在O点，以O点为原点，在该水平面内建立直角坐标系Oxy，现突然加一沿x轴正方向，场强大小E=2.0×106V/m的匀强电场，使小球开始运动，经过1.0s，所加电场突然变为沿y轴正方向，场强大小仍为E=2.0×106V/m的匀强电场，再经过1.0S，所加电场又突然变为另一个匀强电场，使小球在此电场作用下经1.08速度变为零．求此电场的方向及速度变为零时小球的位置．

学生读题、审题、讲述解题思路

解析：由牛顿定律得知，在匀强电场中小球加速度的大小为

a=qE/m

代入数值得

a=1.0×10-10×2.0×106/（1.0×10-3）=0.20m/s2

当场强沿x正方向时，经过1秒钟小球的速度大小为

vx=at=0.20×1.0=0.20m/s 速度的方向沿x轴正方向，小球沿x轴方向移动的距离

sx1=（1/2）at2=1/2×0.20×1.02=0.10m 在第2秒内，电场方向沿y轴正方向，故小球在x方向做速度为vx的匀速运动，在y方向做初速为零的匀加速运动，沿x方向移动的距离

Sx2=vxt=0.20m 沿y方向移动的距离

sy=（1/2）at2=1/2×0.20×1.02=0.10m 故在第2秒末小球到达的位置坐标

x2=Sx1+Sx2=0.30m y2=Sy=0.10m 在第2秒末小球在x方向的分速度仍为vx，在y方向的分速度

vy=at=0.20×1.0=0.20m/s 由上可知，此时运动方向与x轴成45°角．要使小球速度能变为零，则在第3秒内所加匀强电场的方向必须与此方向相反，即指向第三象限，与x轴成225°角．在第3秒内，设在电场作用下小球加速度的x分量和y分量分别为ax，ay，则

ax=vx/s=0．20m/S2 ay=vy/t=0.20m/s2

在第3秒末小球到达的位置坐标为

x3=x2+vxt-1/2axt2=0.40m y3=y2+vyt-1/2ayt2=0.20m 同步练习

一、选择题

1．下列粒子从初速度为零的状态经过加速电压为U的电场后，哪种粒子的速率最大

[

] A．质子 B．氘核 C．α粒子 D．钠离子 2．在匀强电场中，将质子和α粒子由静止释放，若不计重力，当它们获得相同动能时，质子经历的时间t1和α粒子经历的时间t2之比为

[

] A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．4∶1 3．如图3-2-19所示，质量为m，带电量为+q的滑块，沿绝缘斜面匀速下滑，当滑块滑至竖直向下的匀强电场区域时，滑块的运动状态

[

]

A．继续匀速下滑 B．将加速下滑 C．将减速下滑

D．上述三种情况都有可能发生

4．平行金属板板长为L，相距为d，两板间电势差为U．带电量为q，质量为m的粒子以速度v垂直板间电场方向进入板间电场区，并飞离出电场区域，则其侧移y的大小为

[

] A．与板长L成正比 B．与板间距离成反比 C．与两板间电势差U成正比 D．与粒子初速度v成正比

5．如图3-2-20所示，两平行金属板间的距离为d，两板间的电压为U，今有一电子从两板间的O点沿着垂直于板的方向射出到达A点后即返回，若OA距离为h，则此电子具有的初动能是

[

]

A．edh/U B．edhU C．Ue/（dh）

D．ehU/d 6．平行板电容器垂直于水平放置，板间的距离为d，电压为U，每个板带电量为Q．一个质量为m，带电量为q的粒子从两板上端中点以初速度v竖直向下射入电场，打在右板的M点．不计粒子的重力，现使右板向右平移d/2，而带电粒子仍从原处射入电场，为了使粒子仍然打在M点，下列措施哪些可行 [

] A．保持Q、m、v不变，减小q B．保持Q、U、v不变，减小q/m C．保持Q、m、U不变，减小v D．保持Q、m、U不变，增大v 7．两带有等量异种电荷的平行板间有一匀强电场，一个带电粒子以平行于极板的方向进入此电场，要使此粒子离开电场时偏转距离为原来的1/2（不计粒子所受重力），可采用方法为

[

] A．使粒子初速为原来2倍 B．使粒子初动能为原来2倍 C．使粒子初动量为原来2倍 D．使两板间电压为原来2倍

8．如图3-2-21所示，在平板电容器A、B两板上加上如图所示的交变电压，开始时B板电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动，设A、B两板间的距离足够大，则下述说法中正确的是

[

]

A．电子先向A板运动，然后向B板运动，再返向A板做周期性来回运动 B．电子一直向A板运动 C．电子一直向B板运动

D．电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做周期性来回运动

二、填空题

9．经过相同电场加速后的质子和α粒子垂直于电场线的方向飞进两平行板间的匀强电场，则它们通过该电场所用时间之比为______，通过该电场后发生偏转的角度的正切之比为

．

10．质子和α粒子的质量比为m1∶m2=1∶4，带电量之比为q1∶q2=1∶2，当它们从静止开始由同一匀强电场加速，通过相同的位移，则它们的速度之比v1∶v2：=______，动能比Ek1∶Ek2=______，动量比p1∶p2=______．

11．平行板电容器水平放置，板间的距离为d，一个半径为r、密度为P的带电油滴在两板间．当电容器的电压为U时，该油滴在电场中做匀速运动，由此可知油滴的带电量q=______C．

12．一个质量为m，带电量为q的油滴从空中自由下落时间t1后，进入水平放置的带电极板间，再经过时间t2速度为零，则电场力是重力的______倍．

13．在真空中的A、B两个点电荷，相距为L，质量分别为m和2m，它们由静止开始运动，开始时点电荷A的加速度为a，经过一段时间，点电荷B的加速度也为a，速率为v，那么这时点电荷A的速率为______，两点电荷相距______，它们的电势能减少了______．（不考虑重力的影响）

三、计算、论述题

14．在一个水平面上建立x轴，在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一匀强电场，场强大小E=6×105N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个带电量q=-5×10-8C，质量m=10g的绝缘物块，物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2m/s，如图3-2-22所示，求物块最终停止时的位置．（g取10m/s2）

15．如图3-2-23所示，一个带电物体P，沿一个绝缘的倾斜轨道向上运动，运动过程中P的带电量保持不变．空间存在着匀强电场（未在图中画出）．已知P经过A点时动能为30J，经过B点时它的动能减少了10J，机械能增加了20J，电势能减少了35J，它继续运动到C点时速度减为零．（1）在它从A到C的运动过程中，克服摩擦力做功多少？（2）它到达C点后还会不会向下运动？为什么？

16．如图3-2-24所示，A、B是两块相同的水平平行金属板，相距为d，构成电容为C的平行板电容器，B板接地，B板中有一个小孔，开始时A、B均不带电，在B板小孔上方h处，不断有小液珠从静止开始自由下落（不计空气阻力），每个液珠的电量为q、质量为m，液珠经小孔到达A板后被吸收，液珠的下落保持一定的间隙，即在前一液珠被A板吸收并达到静电平衡后，后一液珠才继续下落，试问有多少个液珠能落到A板上？

17．如图3-2-25所示，一条长为l的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带电小球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向是水平的，已知当细线离开竖直位置的偏角为α时，小球处于平衡．

（1）小球带何种电荷？求出小球所带电量．

（2）如果使细线的偏角由α增大到，然后将小球由静止开始释放，则应为多大，才能使细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？

18．如图3-2-26所示，在竖直向下的匀强电场中，使一个带负电荷的小球从斜轨道上的A点静止滑下，若使小球通过半径为R的圆轨道顶端的B点时不落下来，求至少应使A点在斜轨道上的高度h为多少？设轨道是光滑而又绝缘的，小球的重力大于它所受的电场力．

19．如图3-2-27（1）中，A和B表示在真空中相距为d的两平行金属板，加上电压后，它们之间的电场可视为匀强电场，图（2）表示一周期性的交变电压的波形，横坐标代表时间t，纵坐标代表电压U，从t=0开始，电压为一给定值U0，经过半周期，突然变为-U0；再过半个周期，又突然变为U0……如此周期性地交替变化．

在t=0时，将上述交变电压U加在A、B两板上，使开始时A板电势比B板高，这时在紧靠B板处有一初速为零的电子（质量为m、电量为e）在电场作用下开始运动，要想使这个电子到达A板时具有最大的动能，则交变电压的频率最大不能超过多少？

20．如图3-2-28所示，长为l、相距为d的两平行金属板与一交流电源相连（图中未画出），有一质量为m、带电量为q的带负电的粒子以初速度v0从板中央水平射入电场，从飞入时刻算起，A、B板间所加电压的变化规律如图所示，为了使带电粒子离开电场时速度方向恰好平行于金属板，问：

（1）加速电压值U0的取值范围多大？（2）交变电压周期T应满足什么条件？ 参考答案

1．A 2．A 3．A 4．BC 5．D 6．C 7．B 8．C

14．物块向右运动时，受滑动摩擦力f=μmg=0.02N，方向向左和向左的电场力F=qE=0.03N做匀减速运动，设右行减速至0物块通过位移为x1，由动能定理

由于F＞f，物块减速至0后将先反向加速，出电场后，只受摩擦力，将再次减速为零．设出场后，物体位移为x2，由动能定理

Fx1-f（x1＋x2）=0-0 解得：x2=0.2m 所以物块最后停在x=-0.2m处．

15．物体P所受重力、电场力、摩擦力均为恒力，三力做功均与位移成正比，则物体动能增量△EK∝位移s．P从A→B动能减少10J，A→C动能减少30J，说明：

AC=3AB

（1）A→B，电势能减少35J，机械能增加20J，则A→C电势能减少105J，机械能增加60J，克服摩擦力做功45J．

（2）因为电场力的功：重力功=105∶90，所以，电场力沿斜面分力F1和重力沿斜面分力G1之比F1∶G1=105∶90=7∶6 F1＞G1则物体到达C点后，不会向下运动．

16． N=mgC·（d＋h）/q2，当N为整数时，有N＋1个；N不为整数时，有大于N的第1个整数．

第二篇：《带电粒子在电场中的运动》教案1

《带电粒子在电场中的运动》教案

(一)知识与技能

1、理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题．

2、知道示波管的构造和基本原理．(二)过程与方法

通过带电粒子在电场中加速、偏转过程分析，培养学生的分析、推理能力(三)情感、态度与价值观

通过知识的应用，培养学生热爱科学的精神 重点

带电粒子在匀强电场中的运动规律 难点

运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题 教学方法

讲授法、归纳法、互动探究法 教具 多媒体课件

教学过程(一)引入新课

带电粒子在电场中受到电场力的作用会产生加速度，使其原有速度发生变化．在现代科学实验和技术设备中，常常利用电场来控制或改变带电粒子的运动。

具体应用有哪些呢？本节课我们来研究这个问题．以匀强电场为例。(二)进行新课

教师活动：引导学生复习回顾相关知识点(1)牛顿第二定律的内容是什么？(2)动能定理的表达式是什么？(3)平抛运动的相关知识点。(4)静电力做功的计算方法。

学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。师生互动强化认识：(1)a=F合/m(注意是F合)(2)W合=△Ek=Ek2Ek1(注意是合力做的功)(3)平抛运动的相关知识

(4)W=F·scosθ(恒力→匀强电场)

W=qU(任何电场)

1、带电粒子的加速 教师活动：提出问题

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办？

(相关知识链接：合外力与初速度在一条直线上，改变速度的大小；合外力与初速度成90°，仅改变速度的方向；合外力与初速度成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向)学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。学生介绍自己的设计方案。

师生互动归纳：(教师要对学生进行激励评价)方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。

方案2：v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。教师投影：加速示意图．

学生探究活动：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的？(提示：从实际角度考虑，注意两边是金属板)学生汇报探究结果：不可行，直接打在板上。

学生活动：结合图示动手推导，当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。(教师抽查学生的结果展示、激励评价)教师点拨拓展：

方法一：先求出带电粒子的加速度：

a=qU

md再根据

vt2-v02=2ad

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

vt=

qU2dmd2qUm

方法二：由W=qU及动能定理：

W=△Ek=1mv2-0

2得：

qU=1mv2

2到达另一板时的速度为：

v=

.2qUm深入探究：

(1)结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件(W=Fscosθ恒力

W=Uq 任何电场)讨论各方法的实用性。

(2)若初速度为v0(不等于零)，推导最终的速度表达式。学生活动：思考讨论，列式推导(教师抽查学生探究结果并展示)教师点拨拓展：

(1)推导：设初速为v0，末速为v，则据动能定理得

qU=1mv2-1mv02

2所以

v=

2022qUvm

(v0=0时，v=2Uqm)方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。(2)方法一：必须在匀强电场中使用(F=qE，F为恒力，E恒定)方法二：由于非匀强电场中，公式W=qU同样适用，故后一种可行性更高，应用程度更高。

实例探究：课本例题1 第一步：学生独立推导。第二步：对照课本解析归纳方法。

第三步：教师强调注意事项。(计算先推导最终表达式，再统一代入数值运算，统一单

位后不用每个量都写，只在最终结果标出即可)过渡：如果带电粒子在电场中的加速度方向不在同一条直线上，带电粒子的运动情况又如何呢？下面我们通过一种较特殊的情况来研究。

2、带电粒子的偏转

教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中． 问题讨论：

(1)分析带电粒子的受力情况。

(2)你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么？(3)你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗？ 学生活动：讨论并回答上述问题：

(1)关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上。

教师应及时引导：对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。

对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力一般不能忽略。

(2)带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解。

(3)带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行。CAI课件分解展示：

(1)带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。

(2)在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动。深入探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：

(1)带电粒子在电场中运动的时问t。(2)粒子运动的加速度。(3)粒子受力情况分析。

(4)粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。(5)粒子在离开电场时竖直方向的分速度。(6)粒子在离开电场时的速度大小。(7)粒子在离开电场时的偏转角度θ。[学生活动：结合所学知识，自主分析推导。(教师抽查学生活动结果并展示，教师激励评价)投影示范解析：

解：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力(与初速度垂直且恒定)，不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。

粒子在电场中的运动时间

t=

L v0加速度

a=Eq=qU/md

m竖直方向的偏转距离：

y=1at2=

21UqL2qL2()U.22mdv02mv0dv1=at=粒子离开电场时竖直方向的速度为

UqL

mdv0 速度为：

v=

UqL222v12v0()v0mdv0粒子离开电场时的偏转角度θ为：

tanθ=

v1qLqLUarctanU.22v0mv0dmv0d

拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的(从零开始)，那么上面的结果又如何呢？(y，θ)学生探究活动：动手推导、互动检查。(教师抽查学生推导结果并展示： 结论：

y=

UL24U1d

θ=arctan

UL 2U1d与q、m无关。

3、示波管的原理

出示示波器，教师演示操作 ①光屏上的亮斑及变化。②扫描及变化。

③竖直方向的偏移并调节使之变化。④机内提供的正弦电压观察及变化的观察。

学生活动：观察示波器的现象。阅读课本相关内容探究原因。教师点拨拓展，师生互动探究：

多媒体展示：示波器的核心部分是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。投影：示波管原理图：

电子枪中的灯丝K发射电加速电场加速后，得到的速度v0=

子，经为：

2qU1m如果在偏转电极yy上加电压电子在偏转电极离开偏转电极yy后沿直线前yy的电场中发生偏转．进，打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移．其偏移量y为y=y+Ltanθ

因为y=

θ

qL2U22mv0dqL222mv0d

tan

qLU2mv0d

qLU2mv0d所以y=·U+L·

=qLL·U=(L+L)tanθ

(L)222mv0d如果U=Umax·sinωt则y=ymax·sinωt 学生活动：结合推导分析教师演示现象。(三)课堂总结、点评 1．带电粒子的加速

(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动．

(2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量．

(初速度为零)；11212 此式适用于一切电场． 2qUmvqUmvmv022

22．带电粒子的偏转

(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场

0中，受到恒定的与初速度方向成90角的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)．

(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：

①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．

②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．

(四)布置作业

1、书面完成 “问题与练习”第3、4、5题；思考并回答第1、2题。

2、课下阅读课本“科学足迹”和“科学漫步”中的两篇文章。

第三篇：1.9 带电粒子在电场中的运动教案范文

马洪旭新课标精品教案系列-选修3-1

1．8 带电粒子在电场中的运动

教学三维目标

（一）知识与技能

1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。3．知道示波管的主要构造和工作原理。

（二）过程与方法

培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。

（三）情感态度与价值观

1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。

2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律

难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。教学过程：

（一）复习力学及本章前面相关知识

要点：动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。

（二）新课教学

1．带电粒子在电场中的运动情况（平衡、加速和减速）

⑴．若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。

例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? 分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝0，qEmg，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。

⑵．若∑F≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。(变速直线运动)◎打入正电荷（右图），将做匀加速直线运动。

设电荷所带的电量为q，板间场强为E 电势差为U，板距为d, 电荷到达另一极板的速度为v,则

电场力所做的功为：WqUqEL

2粒子到达另一极板的动能为：Ek1 2mv221由动能定理有：qU1（或 对恒力）mvqELmv22第1页（共3页）马洪旭新课标精品教案系列-选修3-1

※若初速为v0，则上列各式又应怎么样？让学生讨论并列出。◎若打入的是负电荷（初速为v0），将做匀减速直线运动，其运动情况可能如何，请学生讨论，并得出结论。

请学生思考和讨论课本P33问题 分析讲解例题1。（详见课本P33）

【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，则带电粒子将做什么运动？（曲线运动）---引出

2．带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v0⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）

复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。物体的实际运动为这两种运动的合运动。

详细分析讲解例题2。

解：粒子v0在电场中做类平抛运动

沿电场方向匀速运动所以有：Lv0t

①

2电子射出电场时，在垂直于电场方向偏移的距离为： y

1② at2粒子在垂直于电场方向的加速度：aFeEeU

③ mmmd1eUL由①②③得：y2mdv0代入数据得：y0.36m



④ 2即电子射出时沿垂直于板面方向偏离0.36m 电子射出电场时沿电场方向的速度不变仍为v0，而垂直于电场方向的速度：

vateUL

⑤ mdv0故电子离开电场时的偏转角为：tan代入数据得：=6.8° 【讨论】：若这里的粒子不是电子，而是一般的带电粒子，则需考虑重力，上列各式又需怎样列？指导学生列出。

3．示波管的原理

（1）示波器：用来观察电信号随

veUL

⑥ 2v0mdv0第2页（共3页）马洪旭新课标精品教案系列-选修3-1

时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管

（2）示波管的构造：由电子枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。

（3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。

◎让学生对P35的【思考与讨论】进行讨论。

（三）小结：

1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索

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，它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律．研究时，主要可以按以下两条线索展开．

（1）力和运动的关系——牛顿第二定律

根据带电粒子受到的电场力，用牛顿第二定律找出加速度，结合运动学公式确定带电粒子的速度、位移等．这条线索通常适用于恒力作用下做匀变速运动的情况．

（2）功和能的关系——动能定理

根据电场力对带电粒子所做的功，引起带电粒子的能量发生变化，利用动能定理或从全过程中能量的转化，研究带电粒子的速度变化，经历的位移等．这条线索同样也适用于不均匀的电场．

2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧（1）类比与等效

电场力和重力都是恒力，在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比．例如，垂直射入平行板电场中的带电粒子的运动可类比于平抛，带电单摆在竖直方向匀强电场中的运动可等效于重力场强度g值的变化等．

（2）整体法(全过程法)电荷间的相互作用是成对出现的，把电荷系统的整体作为研究对象，就可以不必考虑其间的相互作用．

电场力的功与重力的功一样，都只与始末位置有关，与路径无关．它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化，从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算．

（四）巩固新课：

1、引导学生完成问题与练习。1、3、4做练习。作业纸。

2、阅读教材内容，及P36-37的【科学足迹】、【科学漫步】

教后记

1、带电粒子在电场中的运动是综合性非常强的知识点，对力和运动的关系以及动量、能量的观点要求较高，是高考的热点之一，所以教学时要有一定的高度。

2、学生对于带电粒子在电场中的运动的处理局限于记住偏转量和偏转角的公式，不能从力和运动的关系角度高层次的分析，这样的能力可能要到高三一轮复习结束才能具备。

第3页（共3页）

第四篇：《带电粒子在电场中的运动》说课稿-

《带电粒子在电场中的运动》说课稿

胡鹏林

一、教材的分析与处理

1、地位和作用：

本节内容是高中物理新教材选修 3-1 第一章第九节，大纲要求学生理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。带电粒子在电场中的运动问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力，以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。

2、教材的安排与编写意图：

这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

3、教学重点、难点

① 重点：带电粒子在匀强电场中的加速和偏转 ② 难点：带电粒子在匀强电场中的运动规律

二、教学目标

根据教学大纲和考试说明的要求，结合学生的特点制定如下目标：

1、知识与技能：

①掌握带电粒子在电场中的运动情况的分析方法 ②掌握带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律

2、过程与方法：

①运用猜想、类比等方法对带电粒子在电场中的运动规律进行理论探究

②运用动力学观点和能量观点，体会带电粒子在电场中运动的一般分析方法

3、情感、态度与价值观：

①了解带电粒子在电场中运动在技术上的应用，体会物理与科技、生活的联系激发学生的学习兴趣

②严密的演绎推理，感悟理论研究须具备严谨的科学态度和科学精神

三、教学设想

1、教学的方法和手段：

本节以教师为主导，学生为主体，以思维训练为主线。通过回顾物体的匀加速直线运动和平抛运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。

四、学情分析

带电粒子在场中的运动（重力场、电场、磁场）问题，由于涉及的知识点众多，要求的综合能力较高，因而是历年来高考的热点内容，这里需要将几个基本的运动，即直线运动中的加速、减速、往返运动，曲线运动中的平抛运动、圆周运动、匀速圆周运动进行综合巩固和加深，同时需要将力学基本定律，即牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等进行综合运用。

五、教学过程设计

为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想： 引导学生复习回顾相关知识点（1）牛顿第二定律的内容是什么?（2）动能定理的表达式是什么?（3）静电力做功公式？

一、带电粒子在电场中加速的处理

正确研究运动的前提是正确进行受力分析。对于微观粒子来讲重力不计，学生第一次接触。当然忽略重力，这是微观粒子在电场中的公共条件，也是研究这一类问题的前提条件。教师延伸拓展

对于常见的微观粒子：质子、电子、α粒子、正负离子等，其重力远小于电场力，在没有特别说明或暗示的情况下，一般不计重力。

对于带电实体：带电的小球、液滴、尘埃等，其重力与电场力接近，在没有特别说明或暗示的情况下，一般要考虑重力。为了更好的学习新知识，我们先通过习题回顾一下解题的方法

2、[习题]：一个质量为m=2kg的物体静止在光滑的水平面上，在外力F=4N作用下，使物体向右运动，当运动的位移为s=100m时，物体的速度是多大？

学生思考后让学生在黑板写出解题过程 解法一：用牛顿运动定律来解 由F=ma变形可求a=F/m=4/2=2(m/s2)再由运动学公式2as=vt2-v02代入数得 vt2=2as=400，解得vt=20（m/s）

解法二：用动能定理来解

外力做的功w=Fs=4×100=400(J)物体增加的动能Ek=mvt2/2 有动能定理可得：w=Ek 400= 2vt2/2 解得 vt=20（m/s）类比讨论：带电粒子在电场中的加速

若一个质量为m带正电荷q的粒子，在静电力作用下由静止从开始从正极向负极运动。

1、粒子做什么运动？

2、到负极时静电力做的功？

3、到负极时的速度？

解:

1、粒子做匀加速直线运动

2、Wab=quab

3、WAB=1/2mv2 即quab=1/2mv2 得

二、课堂练习

U +-

A．只适用于匀强电场中，v0＝0的带电粒子被加速

B．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向平行的情况

C．只适用于匀强电场中，粒子运动方向与场强方向垂直的情况

D．适用于任何电场中，v0＝0的带电粒子被加速

2．如图1，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是 [ ]

A．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大

B．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大

C．与两板间距离无关，仅与加速电压U有关

D．以上说法都不正确

三、课堂总结

四、作业布置

六、板书设计：

带电粒子在电场中的运动

(一)、带电粒子的加速 由W=qU及动能定理：

W=△Ek=得：

2mv-0 2qU=到达另一板时的速度为：

mv 2 v=2qU m

七、课堂评价

本节课评价总体上以鼓励为主，寻找学生的闪光点，激发学生的自信心，让学生保持健康向上的心态，积极参与学习活动。为学生的学习创造良好环境，促进学生发展。本着这一原则，这堂课主要从以下方面进行评价：

1、观察学生在探究学习中表现的兴趣、投入程度以及合作态度。

2、评价学生观点的准确性，逻辑性，拓展性。

3、评价是否善于发现问题，提出的问题是否合理，是否新颖，广度与深度如何。

4、通过讨论和课堂练习，评价学生知识迁移和举例论证能力。

第五篇：带电粒子在电场中的运动说课稿[范文模版]

带电粒子在电场中的运动说课稿

作为一名辛苦耕耘的教育工作者，很有必要精心设计一份说课稿，借助说课稿可以有效提高教学效率。那么你有了解过说课稿吗？下面是小编为大家整理的带电粒子在电场中的运动说课稿，欢迎阅读与收藏。

尊敬的专家、亲爱的同学们：

大家上午好！我是来自xxxx，我今天要说的课题是：“带电粒子在电场中的运动”。

学生已经在必修1、2中学习了恒力作用下的匀变速直线运动和平抛运动；学习了选修3-1中静电场的有关知识（课件）。通过对上述内容的回顾引导学习将“带电粒子在电场中的运动”这节课的两种运动状态——带电粒子的加速和带电粒子的偏转与物体的自由落体运动和平抛运动进行类比（课件），通过用类比法来学习本节课。

今天我从以下6个方面进行说课（课件）。

1、教材分析

“带电粒子在电场中的运动”是高一选修3-1第一章静电场的最后一节的内容（课件），也是本章的重点内容。本节内容是在学生学习了运动学、动力学和静电场中电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系知识后才进行编排的，是运动学、动力学和电磁学第一次的综合应用。（课件）带电粒子在电场中的运动和后面将要学到的带电粒子在匀强磁场中的运动，对它们的研究是为以后学习带电粒子在电磁场的应用奠定知识基础。此外，“带电粒子在电场中的运动”的知识与人们的日常生活、生产技术和科研有着密切的关系，因此这部分知识有广泛的现实意义。

本节有两个特点（课件），特点一是带电粒子在电场中的运动综合了运动学、动力学、电磁学的知识，有助于培养学生综合运用知识的能力；特点二是注重理论与实际的结合，体现了从理论研究到实际应用的科学发展之路，有助于增强学生将物理知识应用于生活和实际生产实践的意识。

2、教学目标

教学目标设计体现了物理新课程的三维教学目标：

（1）知识和技能

①理解电压对带电粒子加速和偏转的影响；

②能全面地描述带电粒子在电场中运动时电场力做的功和电势能的变化之间的关系；

③了解带电粒子在电场中的加速和偏转在生活和生产实践中的具体应用。

（2）过程与方法

①对带电粒子的加速，能用类比的方法，推导出带电粒子到达负极板时的速度；

②对带电粒子的偏转，能用类比的方法，结合例题2，逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。

（3）情感态度和价值

①体会类比法在问题解决中的重要作用；

②结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理，让学生体会动能定理的优越性；

③通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例，提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识，发展学生对科学的好奇心和求知欲。

3、教学的重点和难点

如果能抓住分析带电粒子在电场中运动的方法，也就把握了带电粒子在电场中运动的所有相关问题，所以在本节的教学中，（课件）要把分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题的方法作为教学的重点；充分发挥教师的主导作用，使教学的主体——学生能理解和掌握类比这种方法。

高一学生的思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析纯运动学、纯动力学或纯电磁学的问题，对带电粒子在电场中的偏转的问题，学生普遍会感到有些困难，它的运动过程虽然比较简单但综合了运动学、动力学和电磁学的知识，（课件）因此带电粒子在电场中的偏转问题是教学的难点。

4、教学方法

根据本节课的教学内容和学生的实际情况，采用的教学方法是：（课件）以演示实验为基础，以引导学生的思考活动为主线，在整个教学活动中贯穿教为主导，学为主体的教学思想。

本节课运用类比的方法来引导学生在原有知识的基础上建构新知识，提高学生的知识迁移能力和培养学生的创造能力。教学中注重引导式教学，引导学生将已学知识和新知识进行联系。在教师引导下，学生能用已有知识分析问题、解决问题，注重学生的自主学习。

5、教学程序

从以上分析，教学中掌握知识为中心，培养能力为方向，紧抓重点，突破难点，设计如下教学程序：

引入新课（这部分教学大约需要5min）

通过复习放入静电场中的电荷，由于受到静电力的作用而移动，使学生明确电场对放入其中的电荷具有加速的作用。进一步提问问题：带电粒子放入匀强电场中又会怎样？由此引入课题。

新课教学

新课教学有三大知识块：带电粒子的加速、带电粒子的偏转、示波器的原理。

在讲第一个知识块“带电粒子的加速”之前，首先让学生计算电子在电场中所受的重力为什么可以忽略不计，加深学生对电子在电场中的重力忽略不计的理解。

在讲带电粒子加速时，教师通过演示粉笔的自由落体运动，引导学生思考物体的自由落体运动与带电粒子的加速有什么相似之处？通过学生的回答，引导学生将带电粒子加速与物体的自由落体运动进行类比，让学生使用自己能想到的所有可行方法去推导带电粒子到达负极板时的速度。一开始可能很多学生倾向于直接用运动学公式求解，接着教师引导学生从“功是能量转化的量度”出发，结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法，探讨能量视角的方法即动能定理，让学生体会动能定理这种方法的优越性。为了让学生全面了解带电粒子在电场中的运动即带电粒子在电场中的运动也存在考虑重力的情况，比如带电小球在电场中平衡的问题（课件），小球所受的重力跟电场力可以比拟，在这种情况下，重力就必须考虑了；还有考虑重力的带电油滴的巧妙应用——密立根实验（课件），教师通过介绍密立根实验，让学生体会建立物理模型的重要现实意义。为了让学生感受物理科学在生活中的重要作用，培养学生学习物理的兴趣，这时教师可以用多媒体投影生活中带电粒子在电场中加速的应用实例。

第二知识块：带电粒子的偏转。为了让学生更加直观的体会带电粒子的偏转现象，加深学生对带电粒子的偏转的理解，教师可以通过自制的教具来演示带电粒子在电场中的偏转（课件）。演示实验结束后，教师引导学生回忆曲线运动的条件，并提问学生带电粒子的偏转与物体的平抛运动有什么相似之处？通过学生地回答，教师引导学生将带电粒子的偏转与平抛运动进行类比，然后用分析平抛运动的方法分析例题2。对例题2先进行受力分析，然后再进行运动的合成与分解，分解成水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的类自由落体运动，通过以上分析来解例题2。为了让学生全面了解带电粒子在电场中可能的运动情况，即带电粒子在匀强电场中运动时，若初速度与电场强度方向不垂直，有一定的夹角（课件），提问学生带电粒子将做什么运动？接下来让学生将重力场和静电场进行比较，（课件）如从加速度出发，让学生明确静电场和重力场不仅有相似之处，还有区别。

第三个知识点：示波器的原理。教师通过讲解示波管中扫描电压的作用，来讲解示波器的原理，教学中可以用在机械振动中演示过的沙摆实验来进行比喻。因为以前学生做过沙摆这个实验，所以这样比喻学生比较容易理解。

到此新课已经结束，教师留出几分钟的时间让学生自评（课件）。

自评和布置作业（这部分教学需要5min）

通过自评了解学生这节课的学习情况，并对学生进行合理的评价。

教师布置作业：通过让学生收集这节课所学知识在生产和生活中有关的应用实例，发布到校园网上，以实现资源共享或形成书面文字，同学之间进行交流讨论。

6、结语

（课件）总之，在本节课的设计中，定位于引导式教学，注重学生的自主学习，通过类比的方法在原有知识的基础上建构新知识。

整个教学过程是这样设计的，但在实际课堂上还要根据当时的情景、学生反馈的信息、突发事件等不断调控，以达到设计思想、方法、手段与学生实际的融合，充分发挥师生在课堂上的主导和主体作用，取得最佳的教学效益。

一、教材的分析与处理：

1地位和作用：

本节是高中物理甲种本第二册第六章的`第十一节。电场是电学的基本知识，是学好电磁学的关键。本节是本章知识的重要应用之一，是力学知识和电学知识的综合。在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。通过对本节知识的学习，学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来，加深对力、电知识的理解，有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力，同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。

2．教材的安排与编者意图：

这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速，然后，又从分析粒子受力情况入手，类比重力场中的平抛运动，研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。编者安排这一节，一方面是加深对前面所学知识的理解，另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转，使学生进一步掌握运动和力的关系，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

3．学生基础：

这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，考虑我们的学生基础比较好，理解接受能力比较强，可以充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。

4．教学目标：

根据教学大纲和考试说明的要求，结合学生的特点制定如下目标：

⑴知识上：理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理；

⑵能力上：培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

5．教材的处理：

以演示实验设疑，引入新课；通过微机模拟结合理论分析，讲授知识。

重点让学生清楚带电粒子在电场中加速和偏转的原理，这是本节内容的中心。由于带电粒子的偏转是曲线运动，比较复杂，学生理解起来有一定的困难，故作为本节的难点，通过类比重力场中的平抛运动突破难点。

二、教学设想：

1．教学的方法和手段：

本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；通过微机模拟电子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。另外，应用计算机、大屏幕投影等现代化手段，既节约了时间，又提高了效率。

2.学法指导：

根据学生已有的知识基础和学生的实际接受能力及心理特点：

⑴通过引导学生观察实验，发现问题；

⑵通过问题的讨论，培养学生分析问题的能力；

⑶通过巩固练习加深对知识规律的消化理解；

⑷让学生用已有的知识演绎推理、归纳总结出新的规律，培养学生对知识的迁移能力。

3．教学程序设计：

为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想：

⑴以演示实验设疑，创设学习情景，激发学习兴趣，引入新课。

介绍电子束演示仪，并说明只有高速带电的粒子（电子）轰击管内惰性气体发光，才能看到电子的径迹。学生会对电子如何获得速度产生疑问，通过控制电子束的偏转方向，学生又会对这一目的的如何实现产生疑惑，从而强烈地激发了学生的求知欲望，进而提出课题。约3分钟。

⑵在新课教学中，以微机模拟与问题探讨想结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。

①.以微机演示电子在电场中加速和偏转运动的全过程，让学生观察分析：电子运动的全过程可以分为那几个阶段？在每一阶段电子各做什么运动?这样可以使学生先在整体上对带电粒子运动的全过程有清晰的脉络，有助于局部过程的分析。

②.以微机演示电子在加速电场中的运动，让学生思考如何求电子射出加速电场时的速度？并进行推导。使学生认识到在匀强电场中可以根据牛顿定律和动能定理求速度，同时指出应用能量的观点研究加速问题比较简单，动能定理也适用于非匀强电场。从而培养学生分析问题、解决问题的能力，进一步养成科学思维的方法。

③.以微机演示电子在偏转电场中的运动，并引导学生观察思考：①电子在偏转电场中的运动与物体在重力场中的平抛运动有什么相同点和不同点？②如何类比重力场中的平抛运动来分析带电粒子的偏转？这样的引导之后学生自然会找到解决问题的方法，从而突破了难点，也培养了学生对知识的迁移能力。同时渗透事物之间普遍联系的辨证唯物主义思想。

④.在上述理论分析的前提下，让学生动手动笔推导侧向速度V┸,侧向位移y及偏转角Ф的表达式。使学生清楚知识的来龙去脉，加深记忆，培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

⑤.引导学生分组讨论：如何改变电子射出加速电场时的速度、电子射出偏转电场时的侧向位移及偏转角的大小？进一步对加速和偏转的原理深化理解，充分挖掘学生潜能。

⑥.用电子束演示仪验证理论分析的正确性，使学生由理性认识回到实践中来。

⑶设置联系加速和偏转的全过程的问题进行巩固练习，培养学生应用新知综合分析问题解决问题的能力，同时进行知识反馈。

⑷小结：设置问题1：我们怎样实现对带电粒子的控制？引导学生进行知识小结；设置问题2：学习带电粒子在电场中运动的目的是什么？理论联系实际，培学生开拓意识和创新精神。

⑸布置作业：以巩固知识，丰富学生知识面为目的，同时减轻学生负担，作业为课后1、3题，并要求学生查阅有关带电粒子加速和偏转应用的科普文章。

4．板书设计：纲要式板书，力求条理清晰，体现中心内容，突出重点。

三、说课板书：（含时间分配）

全过程

实验引题——微机模拟加速规律得出——实验验证——巩固练习。

教学分析：

学习任务分析：本节内容隶属高中物理新教材第十三章第九节，大纲要求学生理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。带电粒子在电场中的加速和偏转问题是物理电学中的重点、难点，它涉及到带电粒子在电场中的受力分析，能量转化，运动合成与分解等诸多知识点，要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力，以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。

学生情况分析：这节课是在学生已经比较熟练地掌握了力学和电场的基本知识，初步具备了分析有关电场问题的能力的基础上进行的，充分调动学生的积极性，在共同的探讨中掌握分析问题的方法。

教学目标：

1、学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。

2、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动．

3、掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)

4、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

5、通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质

教学重点、难点：

重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律

难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。

教法学法：

1、类比必修2中学过的平抛运动的规律得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动的规律

2、让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法

3.教法学法分析：

本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。通过电脑课件模拟带电粒子运动，使微观粒子运动的过程宏观化；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。

通过信息技术与物理学科整合的实现，以达到以学生为主，让学生学会自主学习，自主探究，体会成功的目的。基于以上设计思想，本节课在多媒体教室进行，教师机通过控制平台可以将相关教学资源通过投影仪展示在大屏幕上。

教学程序：

（一）引入新课

通过思考与讨论让学生进行自主训练，分析总结得出带电粒子的加速运动规律，进而引入新课。

（二）新课教学

1、带电粒子的加速

通过练习2引导学生用两种方法分析粒子被加速，分析得出用动能定理解题简便，再讲解例题1深入探究带电粒子的加速问题。

2、带电粒子的偏转

通过练习3让学生类比学过的平抛运动的规律，引导学生进行分析、讨论、归纳、总结得出初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动的规律。让学生学会自主学习，自主探究，再讲解例题2恰当点拨学生分析问题的方法思路从而突破重点难点。通过学生的主动探求，培养并提高学生的分析、归纳、综合的能力。

（三）课堂小结

一、带电粒子的加速

1、动力学观点

2、能量观点

二、带电粒子的偏转——类平抛运动

1、垂直电场方向: 做匀速直线运动

2、平行电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动

带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似(有时像自由落体运动，有时像抛体运动，依初速度是否为0而定)，但有区别.