人教版高中物理選修3-1《帶電粒子在電場中運動》教學設計

1、9帶電粒子在電場中的運動學習目標1.會利用牛頓運動定律和運動學公式分析帶電粒子在電場中的加速或減速直線運動問題.會利用功能觀點，分析帶電粒子在電場中的加速或減速直線運動問題.會分析帶電粒子在交變電場中的直線運動.Q自主預習梳理.基本粒子的受力特點：對于質量很小的基本粒子，如電子、質子等，它們受到重力的作用一般 靜電力，故可以.帶電粒子的加速：(1)運動分析：帶電粒子從靜止釋放，將沿 方向在勻強電場中做勻加速運動.(2)末速度大?。焊鶕?jù)qU=mv2,得v=.即學即用.判斷下列說法的正誤. TOC o 1-5 h z (1)質量很小的粒子不受重力的作用.()(2)動能定理能分析勻強電場中的直線運動

2、問題，也能分析非勻強電場中的直線運動問題.()(3)利用牛頓運動定律結合運動學公式可分析勻強電場中的直線運動問題，也可分析非勻強電hd 場中的直線運動問題.()(4)當電子在電場中做加速直線運動時，電場力做負功，電勢能增加、動能增加.()F.如圖1所示，電子在平行板電容器的電場中以初速度加從右極板開始向左運動、其運動 Lu, 的加速度大小為,電子到達左極板的速度為.圖1ET重點知識探究:一、帶電粒子在電場中的直線運動例1、如圖2所示，平行板電容器兩板間的距離為4,電勢差為U.一質量為帶正電荷為g的a粒子，在 電場力的作用下由靜止開始從正極板A向負極板8運動.(1)比較a粒子所受電場力和重力的大

3、小，說明重力能否忽略不計(a粒子質量是質子質量的4倍，即ma= 4X1.67X10-27 kg,電荷量是質子的2倍).+(2)a粒子的加速度是多大？在電場中做何種運動？(3)計算粒子到達負極板時的速度大小(嘗試用不同的方法求解).(2)、(3)結果用字母表示.知識深化I1.帶電粒子的分類及受力特點(1)電子、質子、a粒子、離子等基本粒子，一般都不考慮重力.(2)質量較大的微粒：帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等，除有說明或有明確的暗示外，處理問題時一般都 不能忽略重力.2.分析帶電粒子在電場力作用下加速運動的兩種方法(1)利用牛頓第二定律F=ma和運動學公式，只能用來分析帶電粒子的勻變速運動.(2

4、)利用動能定理：gU=*如2/oo2.若初速度為零，則對于勻變速運動和非勻變速運動都適用.針對訓練1如圖3所示，M和N是勻強電場中的兩個等勢面，相距為d,電勢差為U, 一質量為皿不計 TOC o 1-5 h z 重力)、電荷量為一4的粒子，以速度。通過等勢面M垂直射入兩等勢面之間，則該粒子穿過等+，勢面N的速度應是()尹!1ItIIIMN圖3二、帶電體在電場中的直線運動【例21如圖5所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C,極板間距離為止上極板正中有一小孔.質 量為“、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板處速度恰好為零(空 氣阻力忽略不計，極板間電場可視為

5、勻強電場，重力加速度為g).求：+/-r(1)小球到達小孔處的速度大??；L(2)極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量；|(3)小球從開始下落到運動到下極板處所用的時間.“知識總結：帶電體在電場中受電場力和重力作用，當帶電體所受合外力為零時，將做勻速直線運動，當帶電體所受合外力不為零，且合外力的方向與速度方向在一條宜線上時將做加速或減速直線運動.分析方法：（1）力和加速度方法牛頓運動定律、勻變速直線運動公式；（2）功和能方法動能定理； 針對訓練2如圖4所示，在尸板附近有一電子由靜止開始向。板運動，則關于電子在兩板間的運動情況,圖4下列敘述正確的是（）A.兩板間距增大，不影響加速時間B.兩板間距離

6、越小，加速度就越大，則電子到達。板時的速度就越大C.電子到達。板時的速度與板間距離無關，僅與加速電壓有關D.電子的加速度和末速度都與板間距離無關 三、帶電粒子在交變電場中的直線運動 【例3】在如圖6所示的平行板電容器的兩板A、8上分別加如圖7 （甲）、（乙）所示的兩種電壓，開始8板 的電勢比A板高.在電場力作用下原來靜止在兩板中間的電子開始運動.若兩板間距離足夠大且不計而力,并畫出相應的v-t圖象.試分析電子分別在甲、乙兩種交變電壓作用下的運動情況,V圖6圖7（甲）（乙）知識點撥：.當空間存在交變電場時，粒子所受電場力方向將隨著電場方向的改變而改變，粒子的運動性質也具有周 期性.研究帶電粒子在

7、交變電場中的運動需要分段研究，并輔以。一r圖象.特別注意帶電粒子進入交變電場時 的時刻及交變電場的周期.針對訓練3 （多選）如圖8甲所示，平行金屬板中央有一個靜止的電子（不計重力），兩板間距離足夠大.當 兩板間加上如圖乙所示的交變電壓后，選項中的圖象反映電子速度。、位移x和加速度。三個物理量隨時間 r的變化規(guī)律可能正確的是（）圖8當堂達標檢測1 .（帶電粒子的直線運動）如圖9所示，電子由靜止開始從4板向8板運動，到達8板的速度為,保持兩板間的電勢差不變，則（）A.當減小兩板間的距離時，速度。增大B.當減小兩板間的距離時，速度。減小1 3C.當減小兩板間的距離時，速度。不變D.當減小兩板間的距離

8、時，電子在兩板間運動的時間變長2.此電子具有的初動能是（）edLA萬B. edULeULD-o/o-圖10（帶電粒子的直線運動）兩平行金屬板相距為乩電勢差為U, 一電子質量為?，電荷量為 從。點沿垂直于極板的方向射出，最遠到達A點，然后返回，如圖10所示，。4=心則.（帶電體在電場中的直線運動）如圖11所示，在豎立放置間距為d的平行板電容器中，存在電場強度為E 的勻強電場.有一質量為機、電荷量為+ q的小球從兩極板正中間處靜止釋放，重力加速度為g.則小球運動 到負極板的過程（）A.加速度大小為a=%+gB.所需的時間為，=dmC.下降的高度為尸苧D.4.電場力所做的功為W=Eqd（帶電粒子在交變電場中的直線運動）（多選）如圖12甲所示，電子靜