带电粒子在电场中的运动选修3-1.doc

1.9 带电粒子在电场中的运动 刘象录 （甘肃省天水市长城中学） 一、学情分析 在前面学习过平抛运动和静电场性质的基础上，本节学习处理带电粒子在电场中运动的问题。本节内容主要培养学生综合应用力学知识和电学知识的能力。 本节内容由“带电粒子的加速”“带电粒子的偏转”“示波管”三部分组成。教学内容的梯度十分明显，这样的安排也符合学生的认知规律。由于本课题综合性强，理论分析要求高，既包含了电场的基本性质，又要运用直线和曲线运动的规律，还涉及到能量的转化和守恒，有关类比和建模等科学方法的应用也比较典型，学生学习出现一些困难亦属正常现象。教师应该帮助学生铺设合理的台阶，逐步提高他们的综合分析能力。 示波管原理部分不仅对力学、电学知识的综合能力有较高的要求，而且要求有一定的空间想象能力。因此教学中要循序渐进，给学生足够的时间来思考。 二、教学课时：2学时，第1学时完成带电粒子的加速和带电粒子的偏转的学习，第2学时完成示波管的工作原理的学习。 三、教学三维目标 （一）知识与技能 1． 2．。 （三）情感态度与价值观 1．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。? （2）动能定理的表达式是什么? （3）平抛运动的相关知识点。 （4）静电力做功的特点与相关计算方法。 【学生活动】结合自己的实际情况回顾复习。 【师生互动强化认识】 （1）a=F合/m（F合） W合=△Ek=（） （4）W=F·scosθ（） W=U（）1．带电粒子带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电?带电粒子处于静止状态，∑F＝0因为重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。若? （90°，仅改变速度的方向；③合外力与初速度成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向。） 【教师导引】1.对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比静电力小得多，重力作用可忽略不计。 对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力一般不能忽略。某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定，如上两例。 【学生介绍自己的设计方案】 【师生互动归纳】（教师要对学生进行激励评价） 方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。 方案2：v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。 【学生探究活动】上面示意图中两电荷电性互换一下能否达到加速的目的? （） ， 【实例探究】自主学习课本例题1。 第一步：学生独立推导。 第二步：对照课本解析归纳方法。 第三步：教师强调注意事项。（） 【教师点拨拓展】这个问题有几种解法? 方法一：运用运动学知识求解 先求出带电粒子的加速度： 再根据 可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为： vt= 方法二：运用能量知识求解 由W=qU及动能定理： W=△Ek=mv2-0 得： qU=mv2 到达另一板时的速度为： v=. 【深入探究1】若初速度为v0（） 【学生活动】思考讨论，列式推导 （教师抽查学生探究结果并展示） 【教师点拨拓展】 推导：设初速度为v0，末速度为v，则据动能定理得 qU=mv2-mv02 所以 v= （v0=0v=） 【深入探究2】上述问题中，两块金属板是平行的，两板间的电场是匀强电场。如果两极板是其他形状，中间的电场不再均匀，请结合牛顿第二定律及动能定理（W=FscosW=Uq 任何电场） 【思考与讨论】若带电粒子在电场中所受合力∑F≠0，且与初速度方向有夹角(不等于0°，180°)，带电粒子将做曲线运动2． （2）粒子运动的加速度。 （3）粒子受力情况分析。 （4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。 （5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。 （6）粒子在离开电场时的速度大小。 （7）粒子在离开电场时的偏转角度θ。 【学生活动】结合所学知识，自主分析推导。 （教师抽查学生活动结果并展示，教师激励评价） 【投影示范解析】 解析：由于带电粒子在电场中运动受力仅有电场力（与初速度垂直且恒定），不考虑重力，故带电粒子做类平抛运动。 粒子在电场中的运动时间 t= 加速度 a==qU/md 竖直方向的偏转距离： y=at2= 粒子离开电场时竖直方向的速度为 v1=at= 速度为： v= 粒子离开电场时的偏转角度θ为： tanθ= 拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?