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屏
偏转电极带电粒子在电场中的运动
导学案
【学习目标】
通过分析带电粒子在电场中的受力和初速度，得出其运动规律。
能分析解决带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
能够从动力学和能的观点求解带电粒子在电场中的运动。
知道示波管的主要构造，应用加速和偏转知识，了解其工作原理。
【预习任务】
一．探究带电粒子在电场中的加速：
甲图为给一质子加速的装置，乙图为给一电子加速的装置，它们的初速度均为0。各物理量如图示。请计算加速后速度各为多大？
（乙）
你考虑电子质子受的重力了吗？需要考虑吗？为什么?（附：原子质量数量级10-27~10-25kg）
收
获：
二．探究带电粒子在电场中的偏转：
如图示，一质量为m=0.01kg带电荷量q=0.05C的正电荷以初速v0=50m/s，水平射入板长为L=0.5m平行板电容器间。两板间距为d=0.5m，电势差为U=40V。（重力不计）。
请画出电场线和粒子受力示意图。
它在电场中做什么运动？以射入点原点建立正交坐标系，并画出其运动轨迹。
它在电场中运动的时间t=?
画出并求竖直分位移y（也称为偏转量）、合位移l大小和它与水平方向夹角α的正切值。
画出并求它在离开电场时的合速度大小和速度偏转角度θ的正切值。
收获：
三．探究示波器的工作原理
示波管由哪三部分组成？
电子枪的作用是什么？它的原理是什么？
若只给XX＇电极提供电压，则电子将会打在荧光屏什么位置？若只给YY＇提供呢？
如果XX＇、YY＇都有电压，又会打在哪里？
【反馈评价】
1．如右图，下列粒子由静止经加速电压为U的电场加速后，
哪种粒子速度最大（
）哪种粒子动能最大（
）
A、质子(质量为m、电量为e)
B、电子(质量远小于m、电量为e)
C、氘核(质量为2m、电量为e)
D、氦核(质量为4m、电量为2e)
2．如图，三个电子在同一地点同时沿同一直线垂直飞入偏转电场。则由此可判断（
）
A、
b和c同时飞离电场
B、在b飞离电场的瞬间，a刚好打在下极板上
C、进入电场时，c速度最大，a速度最小
D、c的动能增量最小，a和b的动能增量一样大
3．一束电子(质量为m，电量为e)流经U1＝5
000
V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，两极板间电压U2＝400
V，两极板间距d＝2.0
cm，板长L1＝5.0
cm.
(1)求电子在两极板间穿过时的偏移量y；
（建议先进行字母运算，再代数。运算中体会）
(2)平行板的右边缘与屏的距离L2＝5
cm，求电子打在屏上的位置与中心O的距离Y。
【作业布置】
课本P39问题与练习第1-4题。第9节
带电粒子在电场中的运动教学设计
教学分析：
在前面学习的静电场的基本性质的基础上，本节学习处理带电粒子在电场中运动的问题。本节内容主要培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。
本节内容由“带电粒子的加速”“带电粒子的偏转”“示波管的原理”三部分组成。教学内容的梯度十分明显，这样的安排也符合学生的认知规律。
教科书是通过例题的形式来研究带电粒子的加速和偏转问题的，这样既防止处理问题公式化，又加强了学生研究问题时的物理意识。示波管原理部分是对力学、电学知识的综合应用的提高，要求学生有一定的空间想象能力，为此教课书采取了层层递进的方式进行讲解，教学中也要循序渐进，给学生足够的思考空间。
学习目标：
（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．通过应用带电粒子在电场中的加速和偏转知识解决问题的过程，培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。
3．知道示波管的构造和基本原理．
4．体会静电场知识的实际应用和对科学技术的影响。
（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
通过对示波器工作原理的探索和应用，锻炼学生的科学思维。
教学重点难点：
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
教学过程
（一）引入新课：
2020年是不寻常的年，新冠肺炎肆虐蔓延，席卷中华大地；全国人民万众一心、众志成城抗击疫情；钟南山院士率领医护人员成功遏制了病毒的传播。同时，各种医疗监护设备也起到了重要作用。它的工作原理，要从《带电粒子在电场中的运动中》谈起。
板书：带电粒子在电场中的运动中
中科院丁肇中院士长期从事高能物理实验，利用高速运动的带电粒子，精确检验诸多前沿理论（量子电动力学、量子色动力学和电弱统一），在寻找新粒子和新的物理现象方面，取得了一系列重大成果。
高速的带电粒子怎样获得？同学们能否利用电场相关知识，设计出给带电粒子加速的装置呢？
交流展示学案内容——探究带电粒子在电场中的加速：
一．探究带电粒子在电场中的加速：
(
m
-e
)甲图为给一质子加速的装置，乙图为给一电子加速的装置，它们的初速度均为0。各物理量如图示。请计算加速后速度各为多大？
(
m
)
（乙）
你考虑电子质子受的重力了吗？需要考虑吗？为什么?（附：原子质量数量级10-27~10-25kg）
收
获：【课堂生成与归纳总结】
1、重方法，轻结论不必死记硬背，掌握分析方法、会选用恰当的原理即可。
2、求电场力做功的两种方法:（1）W=FL=qEL，条件：匀强电场）（2）W=qU
适用于任何电场，优先使用。
3、微观粒子（如电子、原子核）重力不计；带电液滴、小球一般需要考虑。（抓住主要因素，忽略次要因素是物理学研究问题的重要思想。）
过渡：刚刚，我们研究了粒子的速度和电场力在一条直线上的情况。如果电场力和速度不共线，那么它将做什么运动呢？下面，我们来一起理论探究。请看大屏幕。
探究偏转：
【课堂生成与归纳总结】
偏转问题，按类平抛处理。
示波器：
物理学科的发展对科学技术的发展起到了巨大的推动作用。那么我们是否能够利用今天学习的加速和偏转知识，为人们生产和生活服务的呢？
今天老师带来了一个工具，它是医疗监护设备的鼻祖，常被称为电子工程师的眼睛————示波器。
学生展示学案内容：
示波管由哪三部分组成？
电子枪的作用是什么？它的原理是什么？
若给偏转电极YY＇电压，则粒子将沿什么方向偏转？XX＇呢？
老师提问：
1、如果在电极XX’之间和YY’之间都不加电压，电子将打在荧光屏的什么位置？
2、如果只在电极XX’之间加如图电压，不同时刻的电子将打在荧光屏的哪些位置？
3.如果只在电极YY’之间加如图电压，不同时刻的电子将打在荧光屏的哪些位置？
4.如果XX’、YY’同时施加如图电压，不同时刻的电子将又打在荧光屏的哪些位置？
【课堂生成与归纳总结】示波器功能：显示在一个扫描周期内，对应的Y极板电压波形。
【作业布置】
课本P39问题与练习第1-4题
