高中物理 1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動學(xué)案 新人教版選修3-1

1、 1.9帶電粒子在電場中的運(yùn)動課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1、理解帶電粒子在電場中的運(yùn)動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1、帶電粒子在電場中加速，應(yīng)用動能定理，即 所以 2、（1）帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法，類似于平拋運(yùn)動的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動的合成和分解的知識。離開電場運(yùn)動時(shí)間 。離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量 。離開電場時(shí)速度的大小 。以及離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 。（2）若電荷先經(jīng)電場加速然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，則y= （U1為加速電壓，U2為偏轉(zhuǎn)電壓）3、處理帶電粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動問題的方法（1）等效法： （2）分解法：帶電微粒在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)這種較

2、復(fù)雜的曲線運(yùn)動，可分解成沿初速方向的 和沿電場力方向的 來分析、處理。三、提出疑惑同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點(diǎn)疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一學(xué)習(xí)目標(biāo)通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力二學(xué)習(xí)過程1引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是 ?（2）動能定理的表達(dá)式是 ?（3）平拋運(yùn)動的相關(guān)知識:1 2. 2、帶電粒子的加速提出問題要使帶電粒子在電場中只被加速而不改變運(yùn)動方向該怎么辦?學(xué)生探究活動：結(jié)合相關(guān)知識提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性。學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案。師生互動歸納：方案1 。2： ?？汕蟮卯?dāng)帶電粒子從靜止開始被加

3、速時(shí)獲得的速度為： vt=深入探究：（1）結(jié)合牛頓第二定律及動能定理中做功條件（W=Fscos恒力 W=Uq 任何電場）討論各方法的實(shí)用性。（2）若初速度為v0（不等于零），推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式。學(xué)生活動：思考討論，列式推導(dǎo)3、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)教師投影：如圖所示，電子以初速度v0垂直于電場線射入勻強(qiáng)電場中問題討論：（1）分析帶電粒子的受力情況。（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動類似，這種運(yùn)動的研究方法是什么?（3）你能類比得到帶電粒子在電場中運(yùn)動的研究方法嗎?學(xué)生活動：討論并回答上述問題：深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長為L，兩板間距為d，電勢差為U，初速為v0試求：（1）帶電粒子

4、在電場中運(yùn)動的時(shí)間t。（2）粒子運(yùn)動的加速度。（3）粒子受力情況分析。（4）粒子在射出電場時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。（5）粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度。（6）粒子在離開電場時(shí)的速度大小。（7）粒子在離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度。拓展：若帶電粒子的初速v0是在電場的電勢差U1下加速而來的（從零開始），那么上面的結(jié)果又如何呢?（y，）學(xué)生活動：結(jié)合所學(xué)知識，自主分析推導(dǎo)。=arctan與q、m無關(guān)。3、示波管的原理出示示波器，教師演示操作光屏上的亮斑及變化。掃描及變化。豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。學(xué)生活動：觀察示波器的現(xiàn)象。三、反思總結(jié)1 2 四、當(dāng)堂檢測1、如圖所

5、示，水平安放的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量m，帶電量為+q的小球，在B板下方距離H處，以初速v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場，欲使小球剛好能到A板，則A、B間電勢差UAB= 。2、質(zhì)子H和粒子He在勻強(qiáng)電場中由靜止開始加速，通過相同位移時(shí)，它們的動能比為 ，所用時(shí)間比為 。3、一個(gè)電子以3.2×106m/s的初速度沿電場線方向射入勻強(qiáng)電場，在電場中飛行了9.1×10-7s后開始返回，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為 ，電子在勻強(qiáng)電場中從進(jìn)入到返回原處所通過的路程為 。課后練習(xí)與提高1、粒子和質(zhì)子以相同速度垂直于電場線進(jìn)入兩平行板間勻強(qiáng)電場中，設(shè)都能飛出電場，則它們離

6、開勻強(qiáng)電場時(shí)，側(cè)向位移之比y:yH= ，動能增量之比= 。2、如圖所示，水平平行金屬板A、B間距為d，帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率v從兩極板中央處于水平飛入兩極間，兩極不加電壓時(shí)，恰好從下板邊緣飛出，若給A、B兩極加一電壓U，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U= 。3、如圖所示，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，以v0的速度沿與場強(qiáng)垂直的方向從A點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場，并從另一側(cè)B點(diǎn)沿與場強(qiáng)方向成150°角飛出。則A、B兩點(diǎn)間的電勢差為 。課內(nèi)探究學(xué)案1（1）a=F合/m（注意是F合）（2）W合=Ek=（注意是合力做的功）（3）平拋運(yùn)動的相關(guān)知識2方案1：v0=0，僅受電場力就會做加速運(yùn)動，可達(dá)到目的。方案2：v00，僅受電場力，電場力的方向應(yīng)同v0同向才能達(dá)到加速的目的。3解：由于帶電粒子在電場中運(yùn)動受力僅有電場力（與初速度垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運(yùn)動。粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)間 t= 加速度 a=qU/md豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：y=at2=粒子離開電場時(shí)豎直方向的速度為v1=at=速度為： v=粒子離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度為：tan=三反思總結(jié)1帶電粒子的加速 功能關(guān)系分析：粒子只受電場力作用，動能變化量等于電勢能的變化量 (初速度為零)； 此式適用于一切電場2帶電粒子的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動的分析方