课外读物教学设计和教学实录

第9节、带电粒子在电场中的运动

新课教学过程二

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：

-yy'-xx'+--v0=

电子枪中的灯丝K发射电子，经加速电场加速后，得到的速度为：

++

2qU1

mθ

如果在偏转电极yy上加电压电子在偏转电极yy的电场中发生偏转．离开偏转电极yy后沿直线前进，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

qLqL2因为y= tanU

U22mv0d2mv0d

1

LqLLqLqL2所以y=·U+L·=·U=（L+）tanθ

U(L)22222mv0dmv0d2mv0d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。

课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

实例探究

带电粒子在电场中加速

【例1】如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子（氦的原子核）分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少? 解析：质子和α粒子都是正离子，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点。设AB两点间的电势差为U，由动能定理有

对质子：12mHvHqHU

212mvqU

2对α粒子：∴qHmvH142

vqmH211说明：该电场为非匀强电场，带电粒子在AB间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题。但注意到电场力做功W=qU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的观点入手由动能定理来求解该题。

带电粒子在电场中偏转

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【例2】一束电子流在经U=5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压? 解析：在加速电压一定时，偏转电压U′越大，电子在极板间的偏距就越大。当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电压。

加速过程，由动能定理得 eU12mv0 ①

2进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动

l=v0t ②

在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度

a偏距 yFeU③

mdm 12at④

2 能飞出的条件为 y≤解①～⑤式得

d ⑤

22Ud225000(1.0102)22U′≤2V=4.0×10 V 22l(5.010)即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V 说明：（1）此题是一个较典型的带电粒子先加速再偏转的题目。通过该题要认真体会求解这类问题的思路和方法，并注意解题格式的规范化。

（2）粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态——“擦边球”。根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，也是求解极值问题的常用方法。

力电综合问题

【例3】如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8 cm，两板间的电势差为300 V。如果两板间电势差减小到60 V，则带电小球运动到极板上需多长时间? 解析：取带电小球为研究对象，设它带电量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用。

3

当U1＝300 V时，小球平衡：mgqU1 ①

d当Ｕ2＝60 V时，带电小球向下板做匀加速直线运动：

mgq12at ③

2U2ma ②

d又 h由①②③得：t2U1h(U1U2)g20.8102300－2

s=4.5×10 s (30060)10说明：这是一道典型的力学综合题，涉及力的平衡、牛顿第二定律及匀变速运动的规律等知识。复习好力学知识，是求解加速和偏转问题的前提。

课后作业

1、书面完成课本“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36页和7页“科学足迹”和“科学漫步”中的两篇文章。

板书设计：

1、带电粒子的加速

2、带电粒子的偏转

3、示波管的原理

教学体会

本节知识与力学知识联系很紧，在讲解本节内容之前要复习一下有关的知识，以产生知识的迁移，由于带电粒子在电场中加速和偏转的公式较复杂，所以在教学中要使学生在学习中掌握解题的思维和方法，而不是记公式。

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