人教版物理选修3-1 第一章 静电场-1.9带电粒子在电场中的运动教学设计
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?带电粒子在电场中的运动?教学设计一、学情分析学生通过必修课程的学习,已经纯熟掌握了力与运动的关系,通过对平抛运动的分析理解了合成与分解思想在曲线运动中的应用,也通过实例深化体会到了动能定理在解决问题时的优越性。
学生在本章前几节中学习了静电场的性质,理解了电场力做功的特点,初步具备了分析有关电场问题的才能。
我校学生根底比拟好,理解承受才能比拟强,可以充分调动学生的积极性,在共同的讨论中掌握分析问题的方法。
而且,我校教学始终坚持“以生为本〞,提倡自主学习、合作探究教学形式。
物理教学中更是注重对学生的思维方式的培养,培养学生的模型分析才能。
而且,学生们有利用已有知识进展新规律的探究以及将所学理论用于解决详细问题的强烈欲望。
但是,由于本节内容中力学知识与电学知识综合程度较高,而且电荷在电场中的运动比拟抽象不易观察,另一方面,学生的空间想象才能有限,会造成对示波管的学习困难。
二、学习内容分析1.学习内容分析电场是电学的根本知识,是学好电磁学的关键。
本节是本章知识的重要应用之一,学习处理带电粒子在电场中的加速〔一维运动〕、偏转〔二维运动〕,以及示波管〔三维运动〕的工作原理。
涉及到带电粒子在电场中的受力分析,能量转化,运动合成与分解等诸多知识点,是力学知识和电学知识的综合,这就要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理才能。
?课程标准?也要求学生在这局部的学习在观察静电偏转的根底上理解阴极射线管的构造,讨论它的工作原理。
2.教材编写意图电场对电荷的加速和偏转是是理解示波管的根底。
在带电粒子在电场中的加速问题上,教材是从能量角度入手研究的,这样处理不仅能防止与偏转问题的分析思路重复,开拓学生思路,也是基于电场中应用动能定理有特别的优越性。
然后,又从分析粒子受力和速度的方向关系入手,类比重力场中的平抛运动,以例题形式研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。
学生在对例题的分析过程中尝试把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来,加深对力、电知识的理解,进一步掌握运动和力的关系,有利于培养学生用物理规律解决实际问题的才能,同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下根底。
第八节 、带电粒子在电场中的运动 (2课时)(一)教学目标(一)知识与技能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.知道示波管的主要构造和工作原理。
(二)过程与方法培养学生综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。
(三)情感态度与价值观1.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。
2.培养学生综合分析问题的能力,体会物理知识的实际应用。
重点:带电粒子在电场中的加速和偏转规律难点:带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
教学过程:(一)复习力学及本章前面相关知识要点:动能定理、平抛运动规律、牛顿定律、场强等。
(二)新课教学1.带电粒子在电场中的运动情况(平衡、加速和减速)⑴.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 qE =,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。
⑵.若∑F≠0(只受电场力)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(右图),将做匀加速直线运动。
设电荷所带的电量为q ,板间场强为E电势差为U ,板距为d, 电荷到达另一极板的速度为v,则电场力所做的功为:qEL qU W == 粒子到达另一极板的动能为:221mv E k = 由动能定理有:221mv qU =(或221mv qEL = 对恒力)※若初速为v 0,则上列各式又应怎么样?让学生讨论并列出。
◎若打入的是负电荷(初速为v 0),将做匀减速直线运动,其运动情况可能如何,请学生讨论,并得出结论。
◎ 请学生思考和讨论课本P 33问题分析讲解例题1。
《带电粒子在电场中的运动》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是“带电粒子在电场中的运动”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“带电粒子在电场中的运动”是高中物理选修 3-1 第一章静电场中的重要内容。
这部分知识不仅是对电场概念和性质的深入理解和应用,也为后续学习磁场中带电粒子的运动以及近代物理中的相关知识奠定了基础。
教材在这部分内容的编排上,先介绍了带电粒子在匀强电场中的加速问题,通过动能定理得出粒子获得的速度;接着探讨了带电粒子在匀强电场中的偏转,运用运动的合成与分解的方法分析了粒子的运动轨迹和偏转位移等。
教材注重知识的逻辑性和系统性,通过理论推导和实例分析,培养学生的物理思维和解决问题的能力。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了电场的基本概念和性质,以及牛顿运动定律、动能定理等相关知识,具备了一定的分析和解决物理问题的能力。
但对于带电粒子在电场中的运动,由于涉及到电场力、加速度、速度、位移等多个物理量的变化,学生在理解和应用上可能会存在一定的困难。
此外,学生对于运用数学方法处理物理问题的能力还有待提高。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)理解带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。
(2)能够运用动能定理和运动的合成与分解方法解决带电粒子在电场中的运动问题。
2、过程与方法目标(1)通过理论推导和数学计算,培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。
(2)通过实例分析和讨论,提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标(1)让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系,激发学生学习物理的兴趣。
(2)培养学生严谨的科学态度和合作精神。
四、教学重难点1、教学重点(1)带电粒子在匀强电场中的加速和偏转规律。
(2)运用动能定理和运动的合成与分解方法解决相关问题。
2、教学难点(1)带电粒子在电场中偏转问题的分析和计算。
高中物理人教版选修3-1第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动武同国兖州区第六中学2016年12月6日第一章静电场第9节带电粒子在电场中的运动一、教材分析:1.教材的地位和作用:电场是电学的基本知识,是学好电磁学的关键。
本节是本章知识的重要应用之一,是力学知识和电学知识的综合。
在教学大纲和考试说明中都把本节知识列为理解并掌握的内容。
通过对本节知识的学习,学生能够把电场知识和牛顿定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机地结合起来,加深对力、电知识的理解,有利于培养学生用物理规律解决实际问题的能力,同时也为以后学习带电粒子在磁场中的运动打下基础。
2.教材的安排与编者意图:这节教材先从能量角度入手研究了带电粒子在电场中的加速,然后,又从分析粒子受力情况入手,类比重力场中的平抛运动,研究了带电粒子在匀强电场中的偏转问题。
编者安排这一节,一方面是加深对前面所学知识的理解,另一方面是借助分析带电粒子的加速和偏转,使学生进一步掌握运动和力的关系,培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。
3.教学目标:知识与技能:(1)掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律。
(2)能分析和解决加速和偏转方面的实际问题(3)知道示波管的基本原理。
过程与方法:(1)通过自由落体和平抛运动规律,由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速和偏转运动规律。
(2)通过由浅入深、层层推进的探究活动,让学生逐步了解示波管的基本原理。
情感态度与价值观:(1)通过理论分析与实验验证相结合,让学生形成科学世界观:自然规律是可以理解的,我们要学习科学,利用科学知识为人类服务。
(2)培养学生从因果关系的逻辑层面思考问题的能力,进一步养成科学思维的方法。
4、重点和难点:重点:带电粒子在电场中加速和偏转的运动规律。
难点:带电粒子在电场中的偏转中的侧移量、偏转角的掌握。
归纳用力学规律处理带电粒子在电场中运动的常用方法。
二、学情分析:本节课授课对象是高二学生。
《带电粒子在电场中的运动》教学设计一、教材分析本节内容选自人教版物理选修3-1 第一章第九节。
是对电场知识的重要应用,也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。
另外,这节课与现代科学技术结合紧密,通过这节课的学习有利于培养学生对科学和技术应有的正确态度和责任感。
根据教材的具体内容以及新课程标准的要求,确定本节课的教学目标如下:(1)知识与技能①学会运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动的加速度、速度和位移等物理量的变化。
②了解示波管的工作原理。
、(2)过程与方法通过对“类平抛运动”的学习,提升学生对知识的迁移能力;在对示波管原理的分析过程中,提高学生独立观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。
(3)情感态度与价值观通过带电粒子在电场中的实际应用,提高学生对物理的学习兴趣,同时,使学生体会静电场知识对科学技术的影响,提高学生对科学技术的责任感。
本节课的重点:带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题。
本节课的难点:示波管的原理。
二、学情分析通过学生对必修一以及电场基本知识的学习,学生已经具备的知识和能力是:1. 平抛运动的条件、性质以及处理方法;2. 力学和电场的基本知识,初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。
此时学生还欠缺的知识和能力是:1.逻辑思维和抽象思维能力还有待提高;2.公式的熟练应用上存在有问题。
三、教学方法设计根据本节课的教学目标、教学重、难点及学生特点,整节课采用情景式教学,直观演示与分析归纳法结合、问题驱动与讨论式教学相结合的教学方法。
四、教学流程设计教师活动学生活动备注新课引入:播放“电子之舞”的视频,并让学生猜想是什么为他们“伴舞”,以此引入新课--示波器。
学生饶有兴趣的观看视频。
让学生体会电子运动的美妙与神奇,顺利引入新课,并同时激发学生的学习兴趣。
带电粒子在电场中的运动(人教版选修3-1)一、教学目标【知识与技能】1.学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。
2.学习运用静电力做功、电势、电势差等概念研究带电粒子在电场中运动时能量的转化。
3.了解示波管的工作原理,体会静电场知识对科学技术的影响。
【过程与方法】经历理论探究过程,体验应用类比学习的知识法和通过做功研究能量变化的方法。
【情感态度与价值观】通过学习,树立相互联系、相互影响的看待事物的的观点。
了解电场规律在科学技术中的应用。
二、教学重点、难点【教学重点】:带电粒子在电场中的加速和偏转。
【教学难点】: 综合利用力学、电学知识分析带电粒子在电场中的加速和偏转问题。
三、教学用具电子流偏转仪示波器四、教学过程【新课引入】在前面学习静电场性质的基础上,本节学习处理带电粒子在电场中运动的问题。
视频电子流的运动播放视频,引入新课。
(设计意图:通过新奇的场景,吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。
)要实现电子的运动,首先要学会利用电场改变或控制带电粒子的运动。
其中最基本、最简单的就是使带电粒子在电场中加速和偏转。
【板书】带电粒子在电场中的运动【新课教学】一、带电粒子的加速要想让电子“翩翩起舞”,先要让它运动起来。
在现代科学实验和技术设备中,常常利用电场来改变或控制带电粒子的运动。
利用电场使带电粒子加速,利用电场使带电粒子偏转,就是两种最简单的情况。
阅读情境一,完成问题一。
【情境】“电子之舞”中的电子要“动”起来,是通过一个加速电场来完成的。
两极板间的电场是匀强电场,电压为U ,距离为d ,一个电子电荷量为e ,质量为m ,在真空中从静止开始加速,从负极板向正极板运动,从正极板的小孔穿出。
(不计电子的重力)【问题一】:电子的运动性质是什么计算电子到达正极板时的速度大小电子受到的电场力是恒力,做匀加速的直线运动。
计算方法一:电子在电场中受电场力,由牛顿第二定律得 d U e eE F == 由运动学公式 md eU m F a ==可得 ad v 22=计算方法二:电场力对电子做功,由动能定理可得 M eUv 2=【问题二】:若电子是从炽热的金属丝发射,在金属丝和金属板之间加电压U ,发射后的电子在真空中从静止开始加速,从右侧金属板的小孔穿出,计算电子获得的速度如何增大上述电子到达正极板的速度提出问题:(1)请同学们特别注意,这两个电场相同吗第一个问题是匀强电场,电场力是恒力;第二个问题是非匀强电场,电子受的力是变力。
第一章 静电场1.9带电粒子在电场中的运动(一)【教学目标】1、了解带电粒子在匀强电场中的运动规律。
2、掌握带电粒子在电场中运动问题的分析方法。
重点:掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律。
难点:电粒子在电场中运动问题的分析方法。
【自主预习】1.微观带电粒子如电子、质子、离子、α粒子等除有说明或有明确暗示外,处理问题时均不计重力;而带电的液滴、小球等除有说明或有明确暗示外,处理问题时均应考虑重力。
2.带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后,由于电场力方向与粒子的运动方向在 ,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做 。
分析此类问题时,一般有两条途径:(1) 用牛顿运动定律和运动学公式(一般是在匀强电场中);(2)用动能定理(在非匀强电场中上述方法是最佳选择)。
【典型例题】【例1】 炽热的金属丝可以发射电子。
在金属丝和金属板之间加以电压2 500 V(图1.9—2),发射出的电子在真空中加速后,从金属板的小孔穿出。
电子穿出时的速度有多大?设电子刚刚离开金属丝时的速度为0。
【例2】 一个电子以4.0×107的初速度沿电场线方向射入电场强度为2.5×104的匀强电场中,问:这个电子在电场中能前进多远?用的时间是多少?这段距离上的电势差是多少?拓展 请用动能定理重解一下。
【例3】如图1-8-1所示,水平放置的A 、B 两平行板相距h , 上板A 带正电,现有质量为m 、带电量为的小球在B 板下方距离B 板为H 处,以初速υ0竖直向上从B 板小孔进入板间电场,υ0.AB图1-8-1欲使小球刚好打到A 板,A 、B 间电势差为多少?例4 如图1-8-2所示,在点电荷+Q 的电场中有A 、B 两点,将质子和α粒子分别从A 点由静止释放,到达B 点时,它们的速度大小之比是多少?【课后练习】1.下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U 的电场加速后,粒子速度最大的是( )A .质子B .氘核C .α粒子D .钠离子+2.一带电粒子在电场中只受静电力作用时,它不可能出现的运动状态是( )A .匀速直线运动B .匀加速直线运动C .匀变速曲线运动D .匀速圆周运动 A B . .图1-8-23.如图1-8-3所示,电子由静止开始从A 板向B 板运动,当到达B 板时速度为v ,保持两板间电压不变,则( )A.当增大两板间距离时,v 也增大B.当减小两板间距离时,v 增大C.当改变两板间距离时,v 不变D.当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间也增大4.如图1-8-4所示,M 和N 是匀强电场中的两个等势面,相距为d ,电势差为U.一质量为m(不计重力)、电荷量为的粒子,以速度v 0通过等势面M 射入两等势面之间,此后穿过等势面N 的速率应是( ) A.m 2qU B.m 2qU v 0+ C.m 2qU v 20+ D.m 2qU v 20-5.在如图1-8-5所示的装置中,B 和A 两板间的电压为U ,C 和D 两板间电压为2U 从F 处释放出一个无初速度的电子,电荷量为e.关于电子的运动,下列描述中哪些是正确的( )A.电子到达B 板时的动能是B.电子从B 板到达C 板时动能不变C.电子到达D 板时动能是3D.电子将在A 板和D 板之间往复运动6.如图1-8-6甲所示,在两极板a 、b 之间有一静止的电子,当在a 、b之间加上如图1-8-6乙所示的变化电压时(开始时a 板带正电),电子的运动情况是(不计重力,板间距离足够大) ( )A.电子一直向a 板运动B.电子一直向b 板运动C.电子在两板间做周期性往返运动D.电子先向a 板运动,再返回一直向b 板运动7.如图1-8-7所示,A 、B 为平行金属板,两板相距为d ,分别与电源两极相连,两板的中央各有一小孔M 和N.今有一带电质点,自A 板上方相距为d 的P 点由静止自由下落(P 、M 、N 在同一竖直线上),空气阻力忽略不计,到达N 孔时速度恰好为零,然后沿原路返回若保持两极板间的电压不变,则( )A.把A 板向上平移一小段距离,质点自P 点自由下落后仍能返回B.把A 板向下平移一小段距离,质点自P 点自由下落后将穿过N 孔继续下落C.把B 板向上平移一小段距离,质点自P 点自由下落后仍能返回图1-8-4 图1-8-5 图1-8-6图1-8-7D.把B 板向下平移一小段距离,质点自P 点自由下落后将穿过N 孔继续下落8.如图1-8-8所示,带正电荷量q ,质量为m 的滑块,沿固定绝缘斜面匀速下滑,现加一竖直向上的匀强电场,电场强度为E ,且≤,以下判断中正确的是( )A.物体将沿斜面减速下滑B.物体将沿斜面加速下滑C.物体仍保持匀速下滑D.仅当时,物体继续保持匀速下滑9. 粒子的质量是质子质量的4倍,电荷量是质子电荷量的2倍,它们从静止起,经同一电场加速,求它们获得的速度之比和获得的动能之比。
第9节带电粒子在电场中的运动一、带电粒子的加速┄┄┄┄┄┄┄┄①1.若带电粒子的初速度为零,经过电势差为U的电场加速后,qU=错误!mv2,则v=错误!。
2.若带电粒子以与电场线平行的初速度v0,经过电势差为U的电场加速后,带电粒子做匀加速直线运动,则qU=错误!mv2-错误!mv错误!。
[说明]1.常见的两类带电粒子(1)电子、质子、α粒子、离子等带电粒子在电场中受到的静电力远大于重力,通常情况下,重力可忽略。
(2)带电小球、液滴、烟尘、油滴等,重力不可忽略。
2.在非匀强电场中,对带电粒子的加速问题,也常应用功能定理,即qU=ΔE k。
①[判一判]1.用qU=错误!mv错误!,求粒子加速后的速度,只适用于匀强电场(×)2.只要电场力对电荷做正功,电荷的动能一定增加(×)3.电荷只受电场力时,电场能使运动中的电荷加速,也能使运动中的电荷减速(√)二、带电粒子的偏转┄┄┄┄┄┄┄┄②1.进入电场的方式:以初速度v0垂直于电场线方向进入匀强电场.2.受力特点:电场力大小不变,且方向与初速度v0的方向垂直。
3.运动特点:垂直于电场方向做匀速直线运动;平行于电场方向做匀加速直线运动,与力学中的平抛运动类似。
4.运动规律:如图所示。
[说明](1)粒子从偏转电场射出时,其速度反向延长线与初速度方向延长线交于一点,此点平分沿初速度方向的位移。
证明:tan θ=错误!①y=错误!②tan θ=错误!③由①②③得x′=错误!(2)位移方向与初速度方向间夹角的正切tan α为速度偏转角的正切tan θ的错误!,即tan α=错误!tan θ。
证明:tan α=错误!,tan θ=错误!,故tan α=错误!tan θ②[选一选]如图所示,a、b两个带正电的粒子,以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后,a粒子打在B板的a′点,b粒子打在B板的b′点,若不计重力,则()A.a的电量一定大于b的电量B.b的质量一定大于a的质量C.a的比荷一定大于b的比荷D.b的比荷一定大于a的比荷解析:选C 粒子在电场中做类平抛运动,由h=错误!错误!·错误!2得,x=v0错误!由于v0错误!<v0错误!,可得错误!>错误!.三、示波管的构造、原理┄┄┄┄┄┄┄┄③1.构造:示波管是示波器的核心部件,外部是一个抽成真空的玻璃壳,内部主要由电子枪(由发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由偏转电极XX′和偏转电极YY′组成)和荧光屏组成,如图所示.2.原理:灯丝被电源加热后,出现热电子发射,发射出来的电子经加速电场加速后,以很大的速度进入偏转电场,如在电极YY′之间加一个待显示信号电压,在XX′偏转板上加一仪器自身产生的锯齿电压,在荧光屏上就会出现按YY′偏转电压规律变化的可视图象。
第一章 静电场1.9带电粒子在电场中的运动(二)【教学目标】1、了解带电粒子在匀强电场中的运动规律。
2、掌握带电粒子在电场中运动问题的分析方法。
3、了解示波管的构造和基本原理。
重点:掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律。
难点:电粒子在电场中运动问题的分析方法。
【自主预习】1.带电粒子的偏转(限于匀强电场)①运动状态分析:带电粒子以速度0v 垂直于电场线方向飞入匀强电场时,由于电场力方向与粒子的初速方向 ,且电场力是恒力,所以带电粒子只能做 。
②粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理,即应用运动的合成和分解的知识方法:沿初速度方向为匀速直线运动,运动时间 .沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动,加速度 .离开电场时的偏移量2022221mdv qUt at y == 离开电场时的偏转角200tan mdv qUl v v ==⊥φ2.示波管的结构如图1-8-12,示波管主要由 、 和 三部分组成。
管内抽成 ,电子枪通电后发射 ,电子在电场作用下被加速,然后进入 电场。
偏转电极一般有相互 的两组,一组控制 偏转,一组控制 偏转。
电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。
【典型例题】【例2】 炽热的金属丝可以发射电子。
在金属丝和金属板之间加以电压2 500 V 如图 两个相同极板Y 与Y ’的长度6.0 ,相距2 ,极板间的电压200 V 。
一个电子沿平行于板面的方向射入电场中,射入时的速度3。
0×10 7 m /s 。
把两板间的电场看做匀强电场,求电子射出电场时沿垂直于板面方向偏移的距离y 和偏转的角度θ。
图1-8-12例2 如图1-8-17所示,电子在电势差为U 1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U 2的两块平行极板间的偏转匀强电场中,在满足电子能射出平行极板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是( )A .U 1变大、U 2变大B .U 1变小、U 2变大C .U 1变大、U 2变小D .U 1变小、U 2变小.例3 两平行金属板A 、B 水平放置,一个质量5×10-6的带电微粒以υ0=2的水平初速度从两板正中央位置射入电场,如图1-8-18所示,A 、B 两板间的距离4,板长10。
教学准备1. 教学目标(一)知识与技能理解带电粒子在电场中不计重力情况下的运动规律,并能分析解决加速和偏转方向的问题.(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、推理和知识迁移能力。
(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2. 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。
3. 教学用具4. 标签教学过程教学活动(一)引入新课带电粒子在电场中会受到电场力的作用,而力的作用效果中有一条就是可以改变物体的运动状态,即会产生加速度,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状态。
(教师播放视频)这些事例的基本原理有哪些呢?本节课我们来研究这个问题.以匀强电场为例。
(二)进行新课带负电的粒子p教师活动:投影两幅带电粒子在电场中的图片(初速度为零)教师提问:两种情况下粒子的运动状态是怎样的?1、带电粒子在电场中的加速电场中的带电粒子一般可分为两类:1、带电的基本粒子:如电子,质子,α粒子,正负离子等。
这些粒子所受重力和电场力相比小得多,除非有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力。
(但并不能忽略质量)。
2、带电微粒:如带电小球、液滴、尘埃等。
除非有说明或明确的暗示以外,一般都考虑重力。
3、某些带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定教师投影:加速示意图.教师点拨拓展:从功能关系和电场力的性质角度考虑。
据动能定理:qU= mv2 或根据牛顿定律:a = F/m = qU/dm和运动学公式:v2=2ad得:v=例题1:右图所示,两平行金属板间加一电压U,有一电荷量为+q、质量为m的离子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动。
则(1)离子在电场中作什么运动?(2)离子穿出负极板时的速度多大?(3)离子穿出负极板后做什么运动?过渡:若粒子以初速度V0沿垂直场强方向进入电场,粒子的运动情况如何?2、带电粒子在电场中的偏转教师投影:如图所示,电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中.教师提问:(1)是直线还是曲线运动?(2)是什么性质的曲线运动?(3)以前学过这类的运动吗?那时我们是怎样处理这种性质的曲线运动的?(4)运动的合成与分解方法能用在这里吗?为什么?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垂直于场强。
带电粒子在电场中的运动高三复习教案
厦门二中朱海燕高三(3)班2019-12-11(周四)上午第二节
教学目标:
1知识与技能
①带电粒子在电场中的运动
②应用力学中的研究方法分析解决力、电综合问题
2过程与方法
①通过例题的讲解和习题的训练帮助学生掌握分析解决力、电综合问题的研究方法
3情感态度价值观
学生在积极参与与思考中体验获得答案的成就感,激发学习的信心与热情。
教学重点:
1带电粒子在电场中的加速.
2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。
教学过程:
一引入
带电粒子的运动问题是高考的一个考查热点,本节课通过例题的学习和习题的训练,初步学会将力学中的研究方法灵活地迁移到电场中,分析解决力、电综合问题.考查中以匀强电场居多,本节课主要针对匀强电场展开讨论,但方法是面向所有电场的. 二复习
(一)带电粒子的分类
1、微观粒子:如电子、质子、α粒子、离子等。
除有说明或明确的暗示以外,一般不考虑重力(质量不能忽略)
2、宏观颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等。
除有说明或明确的暗示以外,一般要考虑重力
(二)带电粒子在电场中的运动
(主要针对带电粒子在电场中的平衡、加速、偏转三种情况讨论)
1、带电粒子在电场中的平衡
说明:当带电粒子在电场中合力为零时处于平衡状态,静止或匀速直线运动.
例1:
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,∑0,,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。
解题方法:受力分析,据力的平衡条件求解.
例2:
如图,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,则物体只受,方向不可能与v0在同一直线上,所以不能忽略。
同理电场力应等于,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。
解题方法:受力分析,据力的平衡条件求解.
2、带电粒子在电场中的加速
当带电粒子沿与电场方向相同或相反的方向进入匀强电场,只受电场力作用,则粒子作匀变速直线运动。
求:v
例3
根据动能定理:
= 2/2
得
粒子加速后的速度只与加速电压有关
此式由动能定理求出也适用于不是匀强电场的情况
解题方法:常据动能定理求解,匀强电场中也可用牛顿定律解答.
3、带电粒子在电场中的偏转
例4
如图:带电粒子(q 、m 、v0)平行板电容器板间距d 、电势差U 、板长L
分析:
平行板面方向做匀速直线运动
垂直板面方向做初速为零的匀加速直线运动
所以合运动与平抛运动类似,称为类平抛运动
动画演示:
公式归纳:
x 方向:匀速 0,0t
y 方向:匀加速 ,,
(三 (1)分析带电粒子的受力情况,尤其要注意是否应该考虑重力,电场力是否恒定等。
(受力分析)
(2)分析带电粒子的初始状态及条件,确定带电粒子作直线运动还是曲线运动。
(运动分析)
(3)建立正确的物理模型,确定解题方法是动力学,还是动能定理(或能量守恒)。
(选择方法)
(4)利用物理规律或其他手段(如图线等)找出物理量间的关系,建立方程组。
(列方程求解)
例5 带电粒子先加速后偏转
若带电粒子先经加速电场(电压
)加速,又进入偏转电场(电压 ),射出偏转电场时侧移? 偏转角
y 和Θ,可见无论什么带电粒子)经过同一组加速电场与偏转电场,(速度方向三课堂小结:
一、带电粒子的分类
1
2宏观颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等。
一般要考虑重力
二、带电粒子在电场中的运动
1 带电粒子在电场中的平衡
受力分析,据力的平衡条件求解.
2 带电粒子在电场中的加速
常据动能定理求解,匀强电场中也可用牛顿定律解答. +
+++++U U
如初速度为零时:= 2/2
3 带电粒子在电场中的偏转
采用类似平抛运动的分析方法, 通过运动的合成与分解计算各个物理量
平行金属板方向:匀速0,0t
垂直金属板y方向:匀加速,,2/2
四巩固练习:
1 如图所示,相距为d、水平放置的两块平行金属板a、b,其电容量为C,开始时两板均不带电,a板接地且中央有孔,现将带电量为q、质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔上
方高处无初速地滴下,竖直落向b板,到达b板后电荷全部传给b板(重力加速度为g,不
计a、b板外电磁场及阻力的影响),求:Array(1)第几滴滴在a、b板间将作匀速直线运动?
(2)能够到达b板的液滴不会超过多少滴?
2
孔射出,电子穿出后速度多大?已知2500V
为0.9×10-30,电子电量为1.6×10-19C。
五布置作业
六反思:
1带电粒子在电场中的运动是综合性非常强的知识点,
题框架、再依次展开知识与方法的应用并总结。
2课堂容量偏大,未能对偏转问题从容讲解,可以将该部分内容移至下节课,并对变速直线运动的问题充分讲练,提高课堂效率。