19帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（第1課時(shí)）

1、1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（第1課時(shí)） 教 學(xué) 目 標(biāo)（一）知識(shí)與技能1了解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)只受電場(chǎng)力，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)。2重點(diǎn)掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))。（二）過程與方法培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)分析解決帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1滲透物理學(xué)方法的教育：運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計(jì)粒子重力。2培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力，體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律教學(xué)難點(diǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問題及應(yīng)用教 學(xué) 方 法 講授法、 歸納法、 互動(dòng)探究法 教學(xué)設(shè)計(jì)引入

2、新課教師：帶電粒子在電場(chǎng)中受到電場(chǎng)力的作用會(huì)產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場(chǎng)來控制或改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。具體應(yīng)用有哪些呢?本節(jié)課我們來研究這個(gè)問題以勻強(qiáng)電場(chǎng)為例。一、帶電粒子的加速：如圖所示，質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子，在電場(chǎng)力作用下由靜止開始從正極板運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。教師點(diǎn)撥拓展：方法一：先求出帶電粒子的加速度：a= 再根據(jù)vt2-v02=2ad可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開始被加速時(shí)獲得的速度為：vt=方法二：由W=qU及動(dòng)能定理：W=Ek=mv2-0得：qU=mv2到達(dá)另一板時(shí)的速度為：v=.【提問】若初速度為v0（不等于零），推導(dǎo)

3、最終的速度表達(dá)式教師點(diǎn)撥拓展：（1）推導(dǎo)：設(shè)初速為v0，末速為v，則據(jù)動(dòng)能定理得qU=mv2-mv02所以 v= （v0=0時(shí)，v=）【提問】在非勻強(qiáng)電場(chǎng)里面，上面的結(jié)果是否仍然適用？為什么？結(jié)果仍然適用（2）方法一：必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)中使用（F=qE，F(xiàn)為恒力，E恒定）方法二：由于非勻強(qiáng)電場(chǎng)中，公式W=qU同樣適用，故后一種可行性更高，應(yīng)用程度更高。實(shí)例探究：課本例題1強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)：計(jì)算先推導(dǎo)最終表達(dá)式，再統(tǒng)一代入數(shù)值運(yùn)算，統(tǒng)一單位后不用每個(gè)量都寫，只在最終結(jié)果標(biāo)出即可過渡：如果帶電粒子在電場(chǎng)中的加速度方向與初速度方向不在同一條直線上，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況又如何呢?下面我們通過一種較特殊的情況來研

4、究。二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)：如圖所示，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電荷量為q的粒子以速度v0水平射入兩極板間。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(dòng)類似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么?（3）你能類比得到帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?總結(jié)：（1）關(guān)于帶電粒子的受力，學(xué)生的爭(zhēng)論焦點(diǎn)可能在是否考慮重力上。教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)：對(duì)于基本粒子，如電子、質(zhì)子、粒子等，由于質(zhì)量m很小，所以重力比電場(chǎng)力小得多，重力可忽略不計(jì)。對(duì)于帶電的塵埃、液滴、小球等，m較大，重力一般不能忽略。（2）帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向成90角的作用而做

5、勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，類似于力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法是運(yùn)動(dòng)的合成和分解。（3）帶電粒子垂直進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)也可采用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法進(jìn)行。試求：(1)若板長(zhǎng)為l，板間電壓為U，板間距為d，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，求粒子的加速度和通過電場(chǎng)的時(shí)間(2)當(dāng)粒子離開電場(chǎng)時(shí)，粒子水平方向和豎直方向的速度分別為多大？合速度與初速度方向的夾角的正切值為多少？(3)粒子沿電場(chǎng)方向的偏移量y為多少？(4)速度的偏轉(zhuǎn)角與位移和水平方向的夾角是否相同？解析：粒子受電場(chǎng)力的作用，其方向和速度方向垂直且豎直向下粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)類似于平拋運(yùn)動(dòng)(1

6、) aeq f(F,m)eq f(qU,md) teq f(l,v0)(2) vxv0vyateq f(qUl,mdv0)tan eq f(vy,v0)eq f(qUl,mdvoal(2,0)(3) yeq f(1,2)at2eq f(qUl2,2mdvoal(2,0).(4) 速度偏轉(zhuǎn)角tan eq f(qUl,mdvoal(2,0)位移和水平方向的夾角tan eq f(y,l)eq f(qUl,2mdvoal(2,0)所以tan 2tan .拓展：若帶電粒子的初速v0是在電場(chǎng)的電勢(shì)差U1下加速而來的（從零開始），那么上面的結(jié)果又如何呢?三課堂小結(jié)掌握帶電粒子在電場(chǎng)中加速與偏轉(zhuǎn)的規(guī)律，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用力