2020屆高中物理 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動教學(xué)過程二 新人教版選修3-1

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1、第9節(jié)、帶電粒子在電場中的運動 新課教學(xué)過程二 進行新課 1.帶電粒子在電場中的運動情況(平衡、加速和減速) ⑴.若帶電粒子在電場中所受合力為零時,即∑F=0時,粒子將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。 教師投影例題。 例 :帶電粒子在電場中處于靜止?fàn)顟B(tài),該粒子帶正電還是負(fù)電? 分析:帶電粒子處于靜止?fàn)顟B(tài),∑F=0,,因為所受重力豎直向下,所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下,所以帶電體帶負(fù)電。 ⑵.若∑F≠0(只受電場力)且與初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動) ◎打入正電荷(右圖),將做勻加速直線運動。 設(shè)電荷所帶的

2、電量為q,板間場強為E 電勢差為U,板距為d, 電荷到達另一極板的速度為v,則 電場力所做的功為: 粒子到達另一極板的動能為: 由動能定理有:(或 對恒力) 學(xué)生討論1:若初速為v0,則上列各式又應(yīng)怎么樣?讓學(xué)生討論并列出。 學(xué)生討論2:若打入的是負(fù)電荷(初速為v0),將做勻減速直線運動,其運動情況可能如何,請學(xué)生討論,并得出結(jié)論。 請學(xué)生思考和討論課本P33問題 分析講解例題1,(詳見課本P33) 【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0,且與初速度方向有夾角(不等于0°,180°),則帶電粒子將做什么運動?(曲線運動)---引出 2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(不計

3、重力,且初速度v0⊥E,則帶電粒子將在電場中做類平拋運動) 復(fù)習(xí):物體在只受重力的作用下,被水平拋出,在水平方向上不受力,將做勻速直線運動,在豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。 詳細(xì)分析講解例題2。 解:粒子v0在電場中做類平拋運動 沿電場方向勻速運動所以有: ① 電子射出電場時,在垂直于電場方向偏移的距離為: ② 粒子在垂直于電場方向的加速度: ③ 由①②③得: ④ 代入數(shù)據(jù)得:m 即電子射出時沿垂直于板面方向偏離0.36m 電子射出電場時沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0,而垂直于電場方向的速度

4、: ⑤ 故電子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角為: ⑥ 代入數(shù)據(jù)得:=6.8° 學(xué)生討論3:若這里的粒子不是電子,而是一般的帶電粒子,則需考慮重力,上列各式又需怎樣列?指導(dǎo)學(xué)生列出。 3.示波管的原理 (1)示波器:用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。其核心部分是示波管 (2)示波管的構(gòu)造:由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成(如圖)。 (3)原理:利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等,靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。 學(xué)生討論4:讓學(xué)生對P35的【思考與討論】進行討論。 小結(jié): 1、研究帶電粒子在電場中運動的兩條主要線索 帶電粒子在電場中的運動,

5、是一個綜合電場力、電勢能的力學(xué)問題,研究的方法與質(zhì)點動力學(xué)相同,它同樣遵循運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能原理等力學(xué)規(guī)律.研究時,主要可以按以下兩條線索展開. (1)力和運動的關(guān)系——牛頓第二定律 根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律找出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的速度、位移等.這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運動的情況. (2)功和能的關(guān)系——動能定理 根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功,引起帶電粒子的能量發(fā)生變化,利用動能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化,研究帶電粒子的速度變化,經(jīng)歷的位移等.這條線索同樣也適用于不均勻的電場. 2、研究帶電粒子

6、在電場中運動的兩類重要的思維技巧 (1)類比與等效 電場力和重力都是恒力,在電場力作用下的運動可與重力作用下的運動類比.例如,垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運動可類比于平拋,帶電單擺在豎直方向勻強電場中的運動可等效于重力場強度g值的變化等. (2)整體法(全過程法) 電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的,把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象,就可以不必考慮其間的相互作用. 電場力的功與重力的功一樣,都只與始末位置有關(guān),與路徑無關(guān).它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化,從電荷運動的全過程中功能關(guān)系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計算. 鞏固新課:1、引導(dǎo)學(xué)生完成問題與練習(xí)。1、3、4做練習(xí)。作業(yè)2、5。 2、閱讀教材內(nèi)容,及P36-37的【科學(xué)足跡】、【科學(xué)漫步】 板書設(shè)計: 1.帶電粒子在電場中的運動情況(平衡、加速和減速) 2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(不計重力,且初速度v0⊥E,則帶電粒子將在電場中做類平拋運動) 3.示波管的原理 小結(jié): 1、研究帶電粒子在電場中運動的兩條主要線索 (1)力和運動的關(guān)系——牛頓第二定律 (2)功和能的關(guān)系——動能定理 2、研究帶電粒子在電場中運動的兩類重要的思維技巧 (1)類比與等效 (2)整體法(全過程法)

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