高中物理必備！帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案歷經(jīng)千錘百煉為您細(xì)致講解

高中物理必備！帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案歷經(jīng)千錘百煉，為您細(xì)致講解！導(dǎo)語(yǔ)：帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高中物理課程中重要的內(nèi)容之一，也是考研物理、研究生物理和科學(xué)研究中的基礎(chǔ)部分。在學(xué)習(xí)電場(chǎng)中帶電物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，很多同學(xué)會(huì)感到有些困難和抽象，那么今天小編就給大家分享一下高中物理必備，帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案。這篇教案經(jīng)過(guò)千錘百煉，為您細(xì)致講解！一、知識(shí)點(diǎn)概述：帶電物體在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的基本概念在電場(chǎng)中，帶電物體所受到的電場(chǎng)力是由電場(chǎng)對(duì)帶電物體電荷施加的庫(kù)侖力而產(chǎn)生的。根據(jù)作用定律，庫(kù)侖力與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，與物體電荷量成正比，與電場(chǎng)線密度成正比。因此，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度、物體電荷量或電場(chǎng)線密度發(fā)生變化時(shí)，帶電物體所受的庫(kù)侖力也會(huì)發(fā)生變化。帶電粒子在全同電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在全同電場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為什么是拋物線？這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)一個(gè)非常簡(jiǎn)單的推理來(lái)進(jìn)行解答：①在互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，帶電粒子的軌跡是圓形的；②在單一的電場(chǎng)中，帶電粒子的軌跡是雙曲線的；③在全同電場(chǎng)中，帶電粒子的軌跡是拋物線的。在高斯單位制中，全同電場(chǎng)的電勢(shì)場(chǎng)強(qiáng)在x軸的方向上是：E_x=(kρ/r^2)sinθ其中，k為庫(kù)侖常量，ρ為導(dǎo)體上電荷的面密度，r為距離導(dǎo)體平面的距離，θ為粒子的運(yùn)動(dòng)角度。帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其電勢(shì)能條形圖是一個(gè)二次函數(shù)的形態(tài)，由于帶電粒子在y軸方向上的運(yùn)動(dòng)受到引力的作用，因此它在y軸方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在帶電粒子在x軸方向上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到電場(chǎng)作用和慣性力的競(jìng)爭(zhēng)，最終其路徑成為拋物線。帶電粒子在不同電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)差異在不同電場(chǎng)中，帶電粒子所受到的庫(kù)侖力不同，由此帶來(lái)了運(yùn)動(dòng)規(guī)律的差異。在均勻電場(chǎng)中，帶電粒子的軌跡為直線運(yùn)動(dòng)，其速度隨著時(shí)間的增加而增加。在變化電場(chǎng)中，帶電粒子的軌跡也為直線運(yùn)動(dòng)，但速度大小和方向均隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化。在電勢(shì)場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為雙曲線。在全同電場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為拋物線。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子所受的磁場(chǎng)力F=qvB，與物體的電荷量、速度以及磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。在垂直于磁場(chǎng)方向的外力作用下，帶電粒子在磁場(chǎng)中會(huì)受到一個(gè)力的作用，最終進(jìn)入一個(gè)圓軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)本教材的學(xué)習(xí)，我們可以：理解帶電物體在不同電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尤其是在全同電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。理解帶電粒子在均勻電場(chǎng)、變化電場(chǎng)、電勢(shì)場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握各種情況下的運(yùn)動(dòng)特征。理解電場(chǎng)、磁場(chǎng)、庫(kù)侖力等基本概念，能夠進(jìn)行概念運(yùn)用和實(shí)際計(jì)算。三、教學(xué)過(guò)程：帶電物體在不同電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）在均勻電場(chǎng)中，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)特征為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其每過(guò)一段時(shí)間速度增加一倍。（2）在變化電場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為直線運(yùn)動(dòng)，其速度大小和方向均隨時(shí)間的變化而發(fā)生變化。（3）在電勢(shì)場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為雙曲線。（4）在全同電場(chǎng)中，帶電粒子的路徑為拋物線。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（1）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子所受到的磁場(chǎng)力與其電荷量、速度以及磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。（2）在垂直于磁場(chǎng)方向的外力作用下，帶電粒子會(huì)受到一個(gè)力的作用，最終進(jìn)入一個(gè)圓軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。課堂練習(xí)（1）假設(shè)一個(gè)帶電粒子在x軸正方向上運(yùn)動(dòng)，在均勻電場(chǎng)中，假設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為3N/C，電荷量為2×10^-6C，求其速度大小以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間。解：依據(jù)公式v=E/B，可得粒子在電場(chǎng)中的速度大小為v=E/B=3/6.28×10^-5=47746.3865740741m/s。根據(jù)物理學(xué)的加速度公式a=f/m=E/qm，可得其在電場(chǎng)中的加速度為a=E/qm=3/2×10^-6×9.1×10^-31=1.6508213874×10^21m/s^2。因此，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=v/a=47746.3865740741/1.6508213874×10^21=2.89066915×10^-17s。（2）一根長(zhǎng)直無(wú)限大的導(dǎo)線帶有一定量的電荷Q，密度為λ。設(shè)由該導(dǎo)體向外面形成均勻電場(chǎng)E，則一個(gè)帶電粒子在該電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為多少？解：假設(shè)帶電粒子為q電荷量，則所受的電場(chǎng)力為F=Eq。由于其重力為忽略不計(jì)，因此其所受到的加速度可表示為a=F/m=Eq/m。根據(jù)電粒子的電荷量，我們可以得知其在導(dǎo)線上的