物理教案带电粒子在匀强电场中的运动

物理教案带电粒子在匀强电场中的运动（共5篇）

1.物理教案带电粒子在匀强电场中的运动 篇一

高考资源网（ks5u.com）

您身边的高考专家

磁 场

带电粒子在匀强磁场及在复合场中的运动规律及应用

知识要点：

1、带电体在复合场中运动的基本分析: 这里所讲的复合场指电场、磁场和重力场并存, 或其中某两场并存, 或分区域存在, 带电体连续运动时, 一般须同时考虑电场力、洛仑兹力和重力的作用。

在不计粒子所受的重力的情况下，带电粒子只受电场和洛仑兹力的作用，粒子所受的合外力就是这两种力的合力，其运动加速度遵从牛顿第二定律。在相互垂直的匀强电场与匀强磁场构成的复合场中，如果粒子所受的电场力与洛仑兹力平衡，粒子将做匀速直线运动；如果所受的电场力与洛仑兹力不平衡，粒子将做一般曲线运动，而不可能做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动。在相互垂直的点电荷产生的平面电场与匀强磁场垂直的复合场中，带电粒子有可能绕场电荷做匀速圆周运动。

无论带电粒子在复合场中如何运动，由于只有电场力对带电粒子做功，带电粒子的电势能与动能的总和是守恒的，用公式表示为 qUa12mvaqU2b12mvb

22、质量较大的带电微粒在复合场中的运动

这里我们只研究垂直射入磁场的带电微粒在垂直磁场的平面内的运动，并分几种情况进行讨论。

（1）只受重力和洛仑兹力：此种情况下，要使微粒在垂直磁场的平面内运动，磁场方向必须是水平的。微粒所受的合外力就是重力与洛仑兹力的合力。在此合力作用下，微粒不可能再做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动。在合外力不等于零的情况下微粒将做一般曲线运动，其运动加速度遵从牛顿第二定律；在合外力等于零的情况下，微粒将做匀速直线运动。

无论微粒在垂直匀强磁场的平面内如何运动，由于洛仑兹力不做功，只有重力做功，因此微粒的机械能守恒，即 mgha12mvamghb212mvb（2）微粒受有重力、电场力和洛仑兹力：此种情况下。要使微粒在垂直磁场的平面内运动，匀强磁场若沿水平方向，则所加的匀强电场必须与磁场方向垂直。

在上述复合场中，带电微粒受重力、电场力和洛仑兹力。这三种力的矢量和即是微粒所受的合外力，其运动加速度遵从牛顿第二定律。如果微粒所受的重力与电场力相抵消，微粒相当于只受洛仑兹力，微粒将以洛仑兹力为向心力，以射入时的速率做匀速圆周运动。若重力与电场力不相抵，微粒不可能再做匀速圆周运动，也不可能做与抛体运动类似的运动，而只能做一般曲线运动。如果微粒所受的合外力为零，即所受的三种力平衡，微粒将做匀速直线运动。

无论微粒在复合场中如何运动，洛仑兹力对微粒不做功。若只有重力对微粒做功，则微粒的机械能守恒；若只有电场力对微粒做功，则微粒的电势能和动能的总和守恒；若重力和电场力都对微粒做功，则微粒的电势能与机械能的总和守恒，用公式表示为： qUamgha12mvaqU2bmghb12mvb

2 版权所有@高考资源网

高考资源网（ks5u.com）

您身边的高考专家

过选择器。

如图, 设在电场方向侧移vEBd后粒子速度为v, 当时: 粒子向f方向侧移, F做负功——粒子动能减少, 12mv0qEd2电势能增加, 有

12mv;当v2EB时, 粒子向

F方向侧移, F做正功——粒子动能增加, 电势能减少, 有12mv0qEd212mv2;

5、质谱仪

质谱仪主要用于分析同位素, 测定其质量, 荷质比和含量比, 如图所示为一种常用的质谱仪, 由离子源O、加速电场U、速度选择器E、B1和偏转磁场B2组成。

同位素荷质比和质量的测定: 粒子通过加速电场, 根据功能关系, 有

12mv2qU。粒

子通过速度选择器, 根据匀速运动的条件: vEB。若测出粒子在偏转磁场的轨道直径为2R2mvB2q2mEB1B2qd, 则d , 所以同位素的荷质比和质量分别为

qm2EB1B2d;mB1B2qd2E。

6、磁流体发电机

工作原理: 磁流体发电机由燃烧室O、发电通道E和偏转磁场B组成, 如图所示。

在2500开以上的高温下, 燃料与氧化剂在燃烧室混合、燃烧后, 电离为导电的正负离

子, 即等离子体, 并以每秒几百米的高速喷入磁场, 在洛仑兹力作用下, 正、负离子分别向上、下极板偏转, 两极板因聚积正、负电荷而产生静电场, 这时, 等离子体同时受到方向相反的洛仑兹力f与电场力F的作用。

当f > F时, 离子继续偏转, 两极电势差随之增大;当f = F时, 离子匀速穿过磁场, 两极电势差达到最大值, 即为电源电动势。

电动势的计算: 设两极板间距为d, 根据两极电势差达到最大值的条件f = F, 即vEB/dB, 则磁流体发电机的电动势Bdv。

版权所有@高考资源网

2.物理教案带电粒子在匀强电场中的运动 篇二

1. 确定带电粒子在磁场中运动轨迹的基本要素

1.1确定圆心

带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力, 将做匀速圆周运动, 洛伦兹力始终指向圆心, 因此, 作出带电粒子在磁场中两个位置所受洛仑兹力, 沿其方向延长线的交点确定圆心, 从而确定其运动轨迹。

例1:如图1所示, 一束电子 (电量为e) 以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中, 穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角θ是30°, 则电子的质量是多少?穿过磁场的时间又是多少?

解析:电子在磁场中运动时, 只受洛伦兹力作用, 故其轨迹是圆弧的一部分, 根据A、B两个位置的速度方向, 可以找到圆心O。

1.2确定半径

带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力, 运动轨迹一定是圆, 涉及绝大多数的几何方法都与圆的知识有关, 常见的方法: (1) 圆周上任意两点连线的中垂线过圆心; (2) 圆周上两条切线夹角的平分线过圆心; (3) 过切点作切线的垂线过圆心。我们可通过几何关系计算出半径。例如:在例题1中, 由几何关系可知d=Rsin30°=R/2, 从而求出半径, 然后由半径公式求解相关物理量。

例2 (1994全国卷) :一个带电质点, 质量为m、电量为q, 以平行于x轴的速度v从y轴上的A点射入图中第一象限所示的区域, 为了使该质点能从x轴上的B点以垂直于x轴的速度v射出, 可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感应强度为B的匀强磁场, 若此磁场仅分布在一个圆形区域内, 试求这个圆形磁场区域的最小半径 (重力忽略不计) 。

解析:过A、B两点分别作平行x轴和y轴的平行线且交于P点;过P点作角∠APB的角平分线, 然后在角∠APB的平分线上取一点O′, 以O′为圆心, 以R为半径作圆与AP和BP分别相切于M点和N点, 粒子的运动迹为MN的一段圆弧。质点在磁场中作圆周运动, 半径为, 连接MN, 所求的最小磁场区域应以MN为直径的圆形区域。故所求磁场区域的最小半径为:

例3:如图3所示, 半径R=10cm的圆形区域内有匀强磁场, 其边界跟y在坐标原点O处相切, 磁感应强度B=0.33T, 方向垂直纸面向里。在O点有一放射源S, 可沿纸面向各方向射出速率均为v=3.2×106m/s的α粒子, 已知α粒子的质量m=6.6×10-27kg, 电量q=3.2×10-19C, 求a粒子通过磁场空间的最大偏转角。

分析:α粒子从点O进入匀强磁场后必作匀速圆周运动其运动半径R, 由牛顿第二定律得:

虽然α粒子进入磁场的速度方向不确定, 但粒子的进场点是确定的, 因此α粒子作圆周运动的圆心必落在以O为圆心, 半径R=20cm的圆周上, 如图3中虚线。由几何关系可知, 速度偏转角等于其轨道圆心角。在半径R一定的条件下, 为使α粒子速度偏转角最大, 即轨道圆心角最大, 应使其所对弦最长。该弦是偏转轨道圆的弦, 同时也是圆形磁场的弦。显然最长弦应是匀强磁场区域圆的直径, 即α粒子应从磁场圆直径的A端射出。

如图3所示, 作出磁偏转角φ及对应轨道圆心O′, 据几何关系得:, 即α粒子穿过磁场空间的最大偏转角为60°。

从近几年高考试题来看, 绝大多数带电粒子不是在无穷大的匀强磁场中做完整的圆周运动, 往往用到以下的方法: (1) 从同一边界射入的粒子, 从同一边界射出时, 速度与边界的夹角相等; (2) 在圆形磁场区域内, 沿径向射入的粒子, 必沿径向射出; (3) 刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切; (4) 当速度一定时, 弧长 (或弦长) 越长, 圆周角越大。

例4 (2001江苏卷) :如图4所示, 在y<0的区域内存在匀强磁场, 磁场方向垂直于xOy平面并指向纸面外, 磁感应强度为B。一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场, 入射方向在xOy平面内, 与x轴正向的夹角为θ。若粒子射出磁场的位置与O点的距离为L, 求该粒子的电量和质量之比q/m。

解析:根据物理方法作出粒子运动轨迹如图4所示, 设P点为出射点, 根据几何方法可以得到, 出射方向与x轴夹角的大小仍为θ。粒子的运动半径, 圆轨道的圆心位于OP的中垂线上, 由几何关系可得粒子的运动半径:。由上两式可得粒子的荷质比

2. 常见带电粒子在有界磁场中运动运动类型及其解题方法

(1) 已知入射速度的大小和方向, 求解带电粒子出射点或其它 (见例题4) 。

(2) 已知入射速度的方向, 而大小变化, 求解粒子的出射范围。

(3) 确定入射速度的大小, 而方向变化, 判定粒子的出射范围 (见例题5) 。

在处理前面三种类型的问题时重点是画出临界状态粒子运动的轨迹图 (对应的临界状态的速度的方向) , 再利用轨迹半径与几何关系确定对应的出射范围。

例5 (2004广东卷) :如图5所示, 真空室内存在匀强磁场, 磁场方向垂直于纸面向里, 磁感应强度的大小B=0.60T, 磁场内有一块平面感光板ab, 板面与磁场方向平行, 在距ab的距离l=16cm处, 有一个点状的α放射源S, 它向各个方向发射α粒子, α粒子的速度都是v=3.0×106m/s, 已知α粒子的电荷与质量之比q/m=5.0×107C/kg, 现只考虑在图纸平面中运动的α粒子, 求ab上被α粒子打中的区域的长度。

解析:α粒子带正电, 故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动, 用R表示轨道半径, 有qvB=mv2/R, 由此得R=mv/qB, 代入数值得R=10cm。可见, 2R>1>R, 如图5-1所示, 因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S, 由此可知, 某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切, 则此切点P1就是α粒子能打中的左侧。最远点为定出P1点的位置, 可作平行于ab的直线cd, cd到ab的距离为R, 以S为圆心, R为半径, 作弧交cd于Q点, 过Q作ab的垂线, 它与ab的交点即为P1。

再考虑N的右侧:任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R, 以2R为半径、S为圆心作圆, 交ab于N右侧的P2点, 此即右侧能打到的最远点。

所求长度为P1P2=NP1+NP2, 代入数值得:P1P2=20cm。

3. 实战演练

例6 (2005广东卷) :如图6所示, 在一个圆形区域内, 两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ和Ⅱ中, A2A4与A1A3的夹角为60°。一个质量为m, 带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场, 随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区, 最后从A4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t, 求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小 (忽略粒子重力) 。

解析:用B1, B2、R1, R2和T1, T2分别表示在磁场Ⅰ区Ⅱ区磁感应强度、轨道半径和周期。带电粒子经过I区磁场, 过圆心且垂直A2A4进入Ⅱ区磁场, 根据物理方法, 如图6-1所示, 连接A1A2, △A1OA2为等边三角形, A2为带电粒子在I区磁场中运动轨迹的圆心, 其半径为:, R1=A1A2=OA2=r, 圆心角∠A1A2O=60°, 带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间

根据数学几何关系, 带电粒子垂直A2A4进入II区, 必定垂直A2A4出来, 因此, 带电粒子在II区运动轨迹的圆心在OA4的中点, 其半径为:

又因为t=t1+t2,

3.物理教案带电粒子在匀强电场中的运动 篇三

(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。

4.物理教案带电粒子在匀强电场中的运动 篇四

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．带电粒子在磁场中的运动情况

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∑F≠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∑F≠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。

mg＞Eq，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v0⊥E，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，v0⊥E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

若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？

②

③

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，Eq·d=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 如图，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α=37°，若两板间所加电压U=100V，一带电量q=3×10-10C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。

＝6×10-7N mg=Eq·cosα

=8×10－8kg 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的

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。

解

小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向在电场力作用下应做减速运动。到达管口上方时，水平速度应为零。

小球运动至管口的时间由竖直方向的运动决定：

5.带电粒子在电场中的运动说课稿 篇五

各位领导、各位评委老师大家好！

我说课的题目是《带电粒子在电场中的运动》，下面我从教材分析、学情分析、教学目标、教法与学法分析、教学过程设计和教学效果评价六个部分对本节课进行说明。

一、教材分析

1、教材的地位和作用

本节是高中物理选修3-1第一章的第9节。本节内容是电场知识的重要应用之一，是力学知识与电学知识的综合应用，通过对本节课的学习，学生能够把电场知识和牛顿运动定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机的结合起来，加深对力学、电学知识的理解，有利于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。

2、教学重点、难点

根据高中新课标，在理解教材的基础上，确定本节的： 重点：带电粒子在电场中加速和偏转的原理 难点：带电粒子的偏转

二、学情分析

学生已经学习了力学和电学的基本知识，初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。考虑学生的实际情况，教学时密切联系旧有知识，引导学生亲自动手推导，把突破难点的过程当成巩固和加深对旧有知识的理解应用过程，从而培养学生分析问题的能力。

三、教学目标

根据教学大纲和考试说明的要求，结合新课标理念和学生实际制定如下三维目标：

1、知识与技能目标：

（1）理解并掌握带电粒子在电场中加速和偏转的原理。

（2）培养学生观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。

2、过程与方法目标：采用师生互动、学生口、脑、手并动，发挥学生的主观能动性，引导学生自主学习，展示学生个性，深化学生科学思维的方法。

3、情感态度与价值观目标：通过学生由旧有知识探究新知识的过程，体验物理知识的前挂后联，感受物理知识与实际问题的和谐统一。

四、教法与学法分析

1、教学方法和手段

本节主要采用启发引导、诱思探究的教学方法，运用多媒体课件演示电子的运动，使微观粒子运动的过程宏观化，从而创设物理情景，激发学生学习兴趣。通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨分析问题的方法思路，引导学生亲自参与获取知识，提高学生的学习能力。充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则。应用多媒体教学手段，提高教学效率。

2、学法指导

学法在教与学的双边活动中占据极其重要的地位，学而得法是教学的最终目的，“授之以鱼不如授之以渔”，引导学生采用互动探究法、讨论

学习法、归纳总结法，培养学生观察、分析、推理、总结、理论联系实际的学习能力，使学生在联系旧有知识的基础上归纳总结出新的规律，在此基础上完成学习任务。

五、教学程序设计

为了切实完成教学目标，对教学环节采取如下设想：

（一）导入新课（约3分钟）

运用多媒体课件模拟电子束的运动径迹，学生会对电子如何获得速度和怎样控制电子束的偏转方向产生疑问？从而创设物理情景，激发学习兴趣引入新课。

（二）新课教学（约30分钟）

用多媒体课件演示与问题探讨相结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性认识。

1、带电粒子的加速

（1）用课件演示电子束在加速电场中的运动，引导学生思考如何求电子射出电场时的速度V？让学生动手推导。

（2）引导学生分组讨论：速度V的求解方法？

（3）小组派代表展示讨论结果。老师引导学生归纳总结用动力学观点和能量观点两种方法求解，得出运用能量的观点较简单、且动能定理也适用于非匀强电场。根据速度V的表达式引出电子枪的原理及应用（即例题1），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。

2、带电粒子的偏转

（1）用课件演示电子在偏转电场中的运动，引导学生观察、思考两个问题：①电子在偏转电场中的运动与平抛运动有什么相同点和不同点？②如何类比平抛运动的分析方法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。

（2）结合例题2引导学生类比平抛运动的分析方法，动手推导偏转位移Y及偏转角θ正切值的表达式。培养学生用已学知识探究新规律的能力。（3）用投影展示学生推导的两个表达式：Y=

(4)引导学生分组讨论两个问题：①如何改变侧向位移Y及偏转角θ的正切值？（Y、θ与偏转电压有关）

②偏转电场的作用是什么？（可以分离比荷不同的粒子）（5）小组派代表展示讨论结果

3、带电粒子先加速再偏转

若电子先加速再偏转，电子射出电场时偏转位移Y及偏转角θ的正切值表达式又是怎样？让学生推导

（1）小组派代表展示讨论结果，用投影展示两个表达式：（2）根据学生的推导和讨论结果引出示波管的原理，培养学生分析实际问题的能力。最后，用微机模拟实验验证理论分析的正确性，使学生由理性认识回到实践中来。

（三）巩固练习（约8分钟）：

（课件展示三个练习题）通过练习，目的使学生在理解新知识的基础上，能够正确熟练地应用，并使知识顺利迁移，更好的完成知识目标。

（四）课堂小结（约2分钟）

小结中充分体现学生的主体地位，引导学生自己从知识、方法两方面总结，既强化了知识，又培养了学生的归纳、概括能力。

（五）布置作业

以巩固知识、丰富学生知识面为目的，作业为课后3、5题，并要求学生课后查阅有关带电粒子加速和偏转的科普文章。

（六）板书设计

采用纲要式板书，力求条理清晰，体现中心内容，突出重点。

1、带电粒子的加速（1）速度V的求法 法一：动力学观点 法二：能量观点（2）应用：电子枪

2、带电粒子的偏转（1）侧向位移和偏转角（2）偏转电场的作用

3、带电粒子先加速再偏转（1）侧向位移和偏转角（2）应用：示波管

六、教学效果评价

以上是我对“带电粒子在电场中运动”这节课的认识和教学过程设计，本节课以微机模拟——师生互动——得出规律——实验验证——巩固练习的思路进行教学，符合学生的认知规律。运用多媒体教学，把传授知识、培养能力和渗透方法有机地结合在一起，目的在于全方位地培养学生，达到教学预期的效果。