高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动精品教学设计及反思

课 时 教 案

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课题： §10. 5.2  带电粒子在电场中的运动—偏转 

【教学目标与核心素养】

1．知道各种基本粒子的符号、质量、电荷等

2．会分析带电粒子的偏转问题

3．通过带电粒子运动规律的分析，培养学生的推理能力及热爱科学的精神

【教学重点】

1．带电粒子在电场中的加速、偏转问题

2．动能定理和类平抛运动的分析

【教学难点】

1．平抛规律的应用

【教学过程】

复习引入：

1．带电粒子在电场中的加速、减速运动规律

2．平抛运动：   水平方向：x：   

                竖直方向：y：     

3．动能定理：

【新课教学】

一、带电粒子在匀强电场中的偏转（垂直于电场线方向射入）

带电粒子的初速度方向跟电场方向垂直时，静电力方 向跟速度方向不在同一直线上，带电粒子的运动轨迹将发 生偏转。 在匀强电场中，带电粒子的运动轨迹是一条抛物线， 类似平抛运动的轨迹。

已知：带电粒子电性为负，电量大小为q，质量为m，重力不计，初速度v0垂直于电场方向从中央射入两平行金属板间，板间距离为d，电势差为U，板长为l。

⑴运动性质如何？

⑵粒子在电场中运动的时间t

⑶粒子运动的加速度a

⑷粒子在射出电场时沿垂直于板方向偏移的距离y

⑸粒子在离开电场时竖直方向的分速度vy

⑹粒子在离开电场时的速度大小

⑺粒子在离开电场时的速度偏转角度θ

⑻求粒子离开电场时位移的大小

⑼求粒子离开电场时位移偏向角α

⑽速度偏转角和位移偏向角有什么关系

⑾粒子离开电场后做什么运动？

⑿在偏转电场中，电场力做的功

例1．带电粒子以初速度v0垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中（只受静电力作用），它离开时偏离方向y，偏角为α，下列说法正确的是（ ABD）

A.粒子在电场中做类平抛运动

B.粒子飞过电场的时间，决定于板长和和粒子进入电场时的初速度

C.偏转角α与粒子的电荷量和质量无关

D.离子对偏移距离y，可用加在两极板上的电压控制

2．让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后偏转角相同，这些粒子进入电场时必须具有相同的（ B ）

A.初速度      B.初动能      C.mv         D.质量

3．带电粒子垂直进入匀强电场中发生偏转时(除电场力外不计其他力的作用)(  B  )

A.电势能增加，动能增加     B.电势能减小，动能增加

C.动能和电势能都不变       D.上述结论都不正确

4．氢的三种同位素氕、氘、氚的原子核分别为、、它们以相同的初动能垂直进人同一匀强电场，离开电场时，末动能最大的是( D )

A.氕核  B.氘核  C.氚核  D.一样大

5．三个α粒子同时由同一点垂直电场方向进入偏转电场，其轨迹如图所示，其中b恰好飞出电场.由此可以肯定( ACD )

A.在b飞离电场的同时，а刚好打在负极板上

B.b和c同时飞离电场

C.进入电场时，c的速度最大,a的速度最小

D.动能的增量，c的最小，a和b的一样大

6．如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从带电平行金属板的P点以相同速率沿垂直于电场方向射人电场，落在A、B、C三点上，则( AC )

  A．A带正电，B不带电，C带负电

  B．三个带电小球在电场中运动时间相等

  C．三个小球在电场中加速度大小关系是aC>aB>aA

  D．三个小球到达正极板时动能关系是EkA>EkB>EkC

7．如图所示，初速为零的电子经电压U1加速后，垂直进入偏转电场偏转，离开偏转电场时侧向位移是y.偏转板间距离为d，偏转电压为U2，板长为l.为了提高偏转灵敏度(每单位偏转电压引起的侧向位移)，可采用下面哪些办法(  C  )

A.增大偏转电压U2     B.减小板长l

C.减小板间距离d    D.增大加速电压U1

8．上题中，要使侧向位移y增为原来的2倍，可采用下列哪些办法(AD )

A.只使加速电压变为U1    B.只使偏转电压变为U2

C.只使偏转极板长l变为2l   D.只使偏转极板间距离减为d

9．一束带电粒子（不计重力），垂直于电场线方向进入偏转电场，试讨论在下列情况下，粒子还应具备什么条件，才能得到相同的偏移的距离y和速度偏转角度θ.（偏转电场的U、d、l不变）

⑴进入偏转电场的速度相同

⑵进入偏转电场的动能相同

⑶先由同一电场U1加速后，再垂直进入偏转电场U2

二、粒子射出电场后的运动

10．水平放置的两块平行金属板长l，两板间距为d，两板间电压为U，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v0从两板中间射入，已知电子质量m，电荷量e，求：

⑴电子偏离金属板的侧位移是多少？

⑵电子飞出电场时的速度大小是多少？

⑶电子离开电场后打在屏上P点，屏与金属板右端相距s，求O′P长度y′

三、应用—示波管的原理

1.示波器：用来观察电信号随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。

阅读课本P47拓展学习，了解示波管的工作原理。

11．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（ AC ）

A.极板X应带正电           B.极板X′应带正电

C.极板Y应带正电           D.极板Y′应带正电

12．一台正常工作的示波器，突然发现荧光屏上的画面高度缩小了。分析其故障原因，可能是（ AD）

A.加速电压偏大          B.加速电压偏小

C.偏转电压偏大          D.偏转电压偏小

小结：

作业：