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带电粒子在匀强电场中的运动教案
在教学工作者开展教学活动前，可能需要进行教案编写工作，借助教案可以让教学工作更科学化。那要怎么写好教案呢？以下是小编为大家整理的带电粒子在匀强电场中的运动教案，欢迎阅读与收藏。
带电粒子在匀强电场中的运动教案 1
教学目标
知识目标
1、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。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。
2、知道示波管的构造和原理。
能力目标
1、渗透物理学方法的教育，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。
2、提高学生的分析推理能力。
情感目标
通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质。
教学建议
本节内容是电场一章中非常重要的知识点，里面涉及到电学与力学知识的综合运用，因此教师在讲解时，一是注意对力学知识的有效复习，以便于知识的迁移，另外，由于带电粒子在电场中的运动公式比较复杂，所以教学中需要注意使学生掌握解题的思维和方法，而不要一味的强调公式的记忆。
在讲解时要渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略带电粒子的重力）的科学的研究方法。
关于示波管的讲解，教材中介绍的非常详细，教师需要重点强调其工作原理，让学生理解加速和偏转问题——带电粒子在电场中加速偏转的实际应用。
教学设计示例
第九节 带电粒子在匀强电场中的运动
1、带电粒子的加速
教师讲解：这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动，关于运动，在前面的学习中我们已经研究过了：物体在力的作用下，运动状态发生了改变，同样，对于电场中的带电粒子而言，受到电场力的作用，那么它的运动情况又是怎样的呢？带电粒子在电场中运动的'过程中，电场力做的功大小为 ，带电粒子到达极板时动能 ，根据动能定理， 这个公式是利用能量关系得到的，不仅使用于匀强电场，而且适用于任何其它电场。
分析课本113页的例题1。
2、带电粒子的偏转
根据能量的关系，我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态，下面，我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况。
（教师出示图片）为了方便研究，我们选用匀强电场：平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场。
①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即 时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。
带电粒子处于静止状态， 所受重力竖直向下，场强方向竖直向下，带电体带负电，所以所受电场力竖直向上。
②若 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）
A、打入正电荷，将做匀加速直线运动。
B、打入负电荷，由于重力极小，可以忽略，电荷只受到电场力作用，将做匀减速直线运动。
③若 ，且与初速度方向有夹角，带电粒子将做曲线运动。 ，合外力竖直向下，带电粒子做匀变速曲线运动。（如下图所示）
注意：若不计重力，初速度 ，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，以一定水平速度抛出，物体的实际运动为这两种运动的合运动。水平方向上不受力作用，做匀速直线运动，竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。
水平方向：
竖直方向：
与此相似，当忽略带电粒子的重力 时，且 ，带电粒子在电场中将做类平抛运动。与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上，带电粒子做加速度为 的匀变速直线运动。
例题讲解：已知，平行两个电极板间距为d，板长为l，初速度 ，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为＋q。分析带电粒子的运动情况：
①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动， 在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动， 称为侧移。若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？
②射出时的末速度与初速度 的夹角 称为偏向角。
③ 反向延长线与 延长线的交点在 处。
证明：
注意：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时 不再等于板长l，应根据情况进行分析。
得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况，下面，我们看看其实际的应用示例。
3、示波管的原理：
学生首先自己研究，对照例题，自学完成，教师可以通过放映有关示波器的视频资料加深学生对本节内容的理解。
4、教师总结：
教师讲解：本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合， 带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计。对于示波管，实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用。
5、布置课后作业
带电粒子在匀强电场中的运动
带电粒子在匀强电场中的运动教案 2
一、教学目标
知识与技能目标
学生能理解带电粒子在匀强电场中的受力特点，掌握其加速和偏转的运动规律。
能够运用牛顿运动定律、动能定理、运动学公式等知识，分析并解决带电粒子在匀强电场中运动的相关问题，包括计算粒子的加速度、速度、位移、偏转角等物理量。
过程与方法目标
通过实验观察、理论推导和小组讨论，培养学生的科学探究能力、逻辑推理能力和分析归纳能力。
让学生学会建立物理模型，将实际问题转化为物理问题进行求解，提升知识迁移和应用能力。
情感态度与价值观目标
激发学生对物理学科的兴趣，培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。
让学生体会物理知识在现代科技中的应用，增强对科学技术的认同感。
二、教学重难点
教学重点
带电粒子在匀强电场中加速和偏转的原理及规律。
运用动力学和能量观点解决带电粒子在匀强电场中的运动问题。
教学难点
对带电粒子在匀强电场中偏转问题的分析，尤其是对运动的合成与分解方法的理解和应用。
建立合适的物理模型，综合运用多方面知识解决复杂的实际问题。
三、教学方法
实验演示法：通过演示带电粒子在电场中的运动实验，直观呈现粒子的运动现象，引发学生思考。
问题驱动法：设置一系列有针对性的问题，引导学生逐步深入探究带电粒子在匀强电场中的运动规律。
小组合作法：组织学生进行小组讨论和合作探究，培养学生的团队协作能力和交流表达能力。
多媒体辅助教学法：利用动画、视频等多媒体资源，帮助学生更好地理解抽象的物理过程。
四、教学过程
导入新课（5 分钟）
演示实验：用阴极射线管展示电子束在电场中的偏转现象。提问学生观察到的.现象，引导学生思考电子束为什么会发生偏转，从而引出本节课的主题 —— 带电粒子在匀强电场中的运动。
知识回顾（5 分钟）
复习电场强度、电场力、牛顿第二定律、动能定理等相关知识，为后续推导带电粒子在匀强电场中的运动规律做铺垫。提问学生电场力的计算公式\(F = qE\)（其中\(F\)为电场力，\(q\)为粒子电荷量，\(E\)为电场强度），以及牛顿第二定律\(F = ma\)（\(m\)为粒子质量，\(a\)为加速度）。
新课教学（30 分钟）
带电粒子的加速
提出问题：一个初速度为\(v_0\)的带电粒子，在匀强电场中沿电场线方向运动，它将如何运动？
引导学生进行受力分析，根据牛顿第二定律\(F = ma\)和电场力公式\(F = qE\)，得出加速度\(a=\frac{qE}{m}\)。
若粒子初速度为\(0\)，根据匀变速直线运动速度位移公式\(v^2 - v_0^2 = 2ax\)（这里\(v_0 = 0\)），位移\(x\)与极板间距离\(d\)及电场强度\(E\)的关系为\(x = d\)，可得\(v=\sqrt{\frac{2qEd}{m}}\)。若粒子初速度不为\(0\)，则\(v^2 - v_0^2 = 2\frac{qE}{m}d\)。
从能量角度分析，根据动能定理\(W = \Delta E_k\)，电场力做功\(W = qU\)（\(U\)为两极板间电势差），可得\(qU=\frac{1}{2}mv^2-\frac{1}{2}mv_0^2\)，同样能求出粒子加速后的速度。对比两种方法，让学生体会不同思路解决问题的特点。
带电粒子的偏转（类平抛运动）
演示实验：在平行板电容器间，让带电粒子以垂直于电场线方向的初速度进入电场，观察粒子的运动轨迹。
提出问题：粒子的运动轨迹为什么是曲线？它在水平和竖直方向分别做什么运动？
引导学生分析：水平方向不受力，做匀速直线运动，速度\(v_x = v_0\)，位移\(x = v_0t\)；竖直方向受电场力\(F = qE\)，根据牛顿第二定律\(F = ma\)得加速度\(a=\frac{qE}{m}\)，做初速度为\(0\)的匀加速直线运动，位移\(y=\frac{1}{2}at^2=\frac{1}{2}\frac{qE}{m}t^2\)，速度\(v_y = at=\frac{qE}{m}t\) 。
推导偏转角\(\theta\)的正切值\(\tan\theta=\frac{v_y}{v_x}=\frac{qEL}{mv_0^2}\)（\(L\)为极板长度）。
例题讲解（10 分钟）
展示一道关于带电粒子在匀强电场中加速和偏转的综合例题：如图所示，电子以初速度\(v_0 = 4.010^6m/s\)沿与电场垂直的方向从 A 点飞入匀强电场，并且从另一端 B 点沿与场强方向成\(150^{\circ}\)角的方向飞出，已知电子的质量\(m = 9.110^{-31}kg\)，电荷量\(e = 1.610^{-19}C\)，求匀强电场的电场强度。
引导学生分析：粒子在电场中做类平抛运动，水平方向匀速，竖直方向匀加速。已知飞出时速度方向，可根据速度的合成与分解求出竖直方向速度，进而结合运动学公式求出加速度，再由电场力公式求出电场强度。
解题过程：设粒子飞出时竖直方向速度为\(v_y\)，因为\(\tan30^{\circ}=\frac{v_0}{v_y}\)，所以\(v_y = v_0\cot30^{\circ}=4.010^6\sqrt{3}m/s\)。根据\(v_y = at\)，\(a=\frac{eE}{m}\)，水平方向\(x = L = v_0t\)，联立可得\(E=\frac{mv_y}{eL}\)，由于\(L\)未知，但可根据水平和竖直方向运动关系消除\(L\)，最终解得\(E = 1.7310^3N/C\)。
课堂小结（5 分钟）
与学生一起回顾带电粒子在匀强电场中加速和偏转的运动规律及分析方法，强调重点知识点和易错点。
布置作业（5 分钟）
布置课后作业：教材课后习题中关于带电粒子在匀强电场中运动的计算题，以及一道拓展题：让学生查阅资料，了解示波器中电子束偏转原理与本节课知识的联系。
带电粒子在匀强电场中的运动教案 3
一、教学目标
知识与技能目标
学生通过实验探究，深入理解带电粒子在匀强电场中的受力情况和运动规律。
能够熟练运用实验数据，结合物理知识，计算带电粒子在匀强电场中的加速度、速度、位移等物理量，并能解释相关实验现象。
过程与方法目标
培养学生的实验操作能力、数据处理能力和误差分析能力。
让学生经历从实验现象提出问题、设计实验方案、进行实验探究、分析实验数据到得出结论的科学探究过程，提高科学探究能力。
情感态度与价值观目标
通过亲自动手实验，激发学生对物理实验的兴趣和对科学的热爱。
培养学生实事求是的科学态度和严谨认真的实验作风，增强团队合作意识。
二、教学重难点
教学重点
设计并完成带电粒子在匀强电场中加速和偏转的实验，观察实验现象，获取实验数据。
依据实验数据，总结归纳带电粒子在匀强电场中的运动规律。
教学难点
实验装置的正确组装与调试，确保实验的准确性和稳定性。
对实验数据进行科学分析，排除实验误差的干扰，得出正确结论。
三、教学方法
实验探究法：以学生实验为核心，让学生在实验中探索带电粒子在匀强电场中的运动规律。
启发引导法：在学生实验过程中，教师适时提出问题，启发学生思考，引导学生正确操作和分析实验。
讨论交流法：组织学生进行小组讨论和全班交流，分享实验成果和心得体会，共同解决实验中遇到的问题。
四、教学过程
导入新课（5 分钟）
展示生活中与带电粒子在电场中运动相关的图片或视频，如电子显像管、静电除尘装置等，引发学生兴趣。提问学生这些装置中带电粒子是如何运动的，从而引出本节课要通过实验探究带电粒子在匀强电场中的运动。
实验准备（10 分钟）
介绍实验器材：电子射线管、直流高压电源、平行板电容器、荧光屏、导线等。
讲解实验原理：带电粒子在匀强电场中受到电场力作用，根据电场力公式\(F = qE\)和牛顿第二定律\(F = ma\)，粒子会产生加速度，从而改变运动状态。在加速实验中，粒子沿电场线方向加速；在偏转实验中，粒子垂直电场线方向进入电场，做类平抛运动。
演示实验装置的组装过程，强调操作要点和安全注意事项，如高压电源的正确连接、防止触电等。
分组实验（25 分钟）
将学生分成若干小组，每组学生按照实验步骤进行操作。
实验一：带电粒子的加速
连接好实验电路，使电子射线管的阴极发射电子，电子在加速电场中加速。调节加速电压，观察荧光屏上电子束亮点的位置变化。
测量不同加速电压下电子束到达荧光屏的时间或位置，记录实验数据。根据运动学公式\(x = v_0t+\frac{1}{2}at^2\)（这里初速度\(v_0 = 0\)，\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)为加速电压，\(d\)为加速极板间距，\(e\)为电子电荷量，\(m\)为电子质量），计算电子的加速度和加速后的速度。
实验二：带电粒子的偏转
在电子射线管前放置平行板电容器，形成匀强电场。让电子以垂直于电场线方向的初速度进入电场。
保持电子的初速度不变，改变平行板电容器的电压，观察电子束在荧光屏上的偏转情况。测量电子束的偏转距离，记录数据。根据类平抛运动规律，水平方向\(x = v_0t\)，竖直方向\(y=\frac{1}{2}at^2\)（\(a=\frac{eU}{md}\)，\(U\)为偏转电压，\(d\)为偏转极板间距），分析电子的偏转规律，计算偏转角。
数据处理与讨论（10 分钟）
各小组对实验数据进行处理，绘制相关图表，如加速电压与电子速度关系图、偏转电压与偏转距离关系图等。
组织小组讨论：根据实验数据和图表，总结带电粒子在匀强电场中加速和偏转的规律。讨论实验过程中遇到的问题及解决方法，分析实验误差产生的.原因。
每组选派代表进行发言，分享小组的实验成果和讨论结果。教师对各小组的表现进行点评，引导学生进一步完善实验结论。
课堂总结（5 分钟）
教师对本节课的实验内容进行总结，强调带电粒子在匀强电场中加速和偏转的实验现象、运动规律以及实验中体现的科学方法。
对比实验结论与理论推导结果，让学生体会理论与实践相结合的重要性。
布置作业（5 分钟）
要求学生完成实验报告，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验数据处理、实验结论以及对实验的反思。
布置思考问题：如果在匀强电场中同时存在重力场，带电粒子的运动又会怎样？让学生课后查阅资料或进行简单推导分析。
带电粒子在匀强电场中的运动教案 4
一、教学目标
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.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。
二、重点分析
初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向(或反向)做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。
三、主要教学过程
1.带电粒子在电场中的运动情况
①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，mg=Eq，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。
②若0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，将做匀加速直线运动。
打入负电荷，将做匀减速直线运动。
③若0，且与初速度方向有夹角(不等于0，180)，带电粒子将做曲线运动。
mqEq，合外力竖直向下v0与F夹角不等于0或180，带电粒子做匀变速曲线运动。在第三种情况中重点分析类平抛运动。
2.若不计重力，初速度v0E，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。
与此相似，不计mg，v0E时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。
板间距为d，板长为L，初速度v0，板间电压为U，带电粒子质量为m，带电量为+q。
①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v0t;在沿电为侧移。
若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢?
注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。如果带电粒子没有从电场中穿出，此时v0t不再等于板长L，应根据情况进行分析。
3.设粒子带正电，以v0进入电压为U1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。
进入电压为U2的电场后，粒子将发生偏转，设电场称为偏转电场。
【例1】
质量为m的带电粒子，以初速度v0进入电场后沿直线运动到上极板。
(1)物体做的是什么运动?
(2)电场力做功多少?
(3)带电体的电性?
分析：物体做直线运动，F应与v0在同一直线上。对物体进行受力分析，若忽略mg，则物体只受Eq，方向不可能与v0在同一直线上，所以不能忽略mg。同理电场力Eq应等于mg，否则合外力也不可能与v0在同一直线上。所以物体所受合力为零，应做匀速直线运动。
电场力功等于重力功，Egd=mgd。
电场力与重力方向相反，应竖直向上。又因为电场强度方向向下，所以物体应带负电。
【例2】 一平行板电容器板长L=4cm，板间距离为d=3cm，倾斜放置，使板面与水平方向夹角=37，若两板间所加电压 U=100V，一带电量q= 310-10C的负电荷以v0=0.5m/s的速度自 A板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从B板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少?带电粒子质量为多少?
解：
分析：带电粒子能沿直线运动，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示。
电场力在竖直方向的'分力与重力等值反向。带电粒子所受合力与电场力在水平方向的分力相同。
根据动能定理
例：一质量为m，带电量为+q的小球从距地面高h处以一定的初速度水平抛出。在距抛出点水平距离为L处，有一根管口比小球直径略大
撞地通过管子，可在管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。如图：
求：(1)小球的初速度v;
(2)电场强度E的大小;
(3)小球落地时的动能。
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