2020屆高中物理 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運動學(xué)案 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 學(xué)案 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 1、理解帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題． 2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理． 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1、帶電粒子在電場中加速，應(yīng)用動能定理，即 所以 2、（1）帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法，類似于平拋運動的分析處理，應(yīng)用運動的合成和分解的知識。 ①離開電場運動時間 。 ②離開電場時的偏轉(zhuǎn)量 。 ③離開電場時速度的大小 。 ④以及離開電場時的偏轉(zhuǎn)角 。 （2）若電荷先經(jīng)電場加速然后進入偏轉(zhuǎn)電場，

2、則y= （U1為加速電壓，U2為偏轉(zhuǎn)電壓） 3、處理帶電粒子在勻強電場中運動問題的方法 （1）等效法： （2）分解法：帶電微粒在勻強電場中偏轉(zhuǎn)這種較復(fù)雜的曲線運動，可分解成沿初速方向的 和沿電場力方向的 來分析、處理。 三、提出疑惑 同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中 疑惑點 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學(xué)案 一學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力 二學(xué)習(xí)過程 1引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識 （1）牛頓

3、第二定律的內(nèi)容是 ? （2）動能定理的表達式是 ? （3）平拋運動的相關(guān)知識:1 2. 2、帶電粒子的加速 提出問題要使帶電粒子在電場中只被加速而不改變運動方向該怎么辦? 學(xué)生探究活動：結(jié)合相關(guān)知識提出設(shè)計方案并互相討論其可行性。 學(xué)生介紹自己的設(shè)計方案。 師生互動歸納： 方案 1 。 2：

4、 。 可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開始被加速時獲得的速度為： vt= 深入探究： （1）結(jié)合牛頓第二定律及動能定理中做功條件（W=Fscosθ恒力 W=Uq 任何電場）討論各方法的實用性。 （2）若初速度為v0（不等于零），推導(dǎo)最終的速度表達式。 學(xué)生活動：思考討論，列式推導(dǎo) 3、帶電粒子的偏轉(zhuǎn) 教師投影：如圖所示，電子以初速度v0垂直于電場線射入勻強電場中． 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動類似，這種運動的研究方法是什么? （3）你能類比得到帶電粒子在電場中運動的研究方法嗎? 學(xué)生活動：討論

5、并回答上述問題： 深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長為L，兩板間距為d，電勢差為U，初速為v0．試求： （1）帶電粒子在電場中運動的時間t。 （2）粒子運動的加速度。 （3）粒子受力情況分析。 （4）粒子在射出電場時豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。 （5）粒子在離開電場時豎直方向的分速度。 （6）粒子在離開電場時的速度大小。 （7）粒子在離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ。 拓展：若帶電粒子的初速v0是在電場的電勢差U1下加速而來的（從零開始），那么上面的結(jié)果又如何呢?（y，θ） 學(xué)生活動：結(jié)合所學(xué)知識，自主分析推導(dǎo)。 θ=arctan 與q、m無關(guān)。 3、示波管的原理

6、出示示波器，教師演示操作 ①光屏上的亮斑及變化。 ②掃描及變化。 ③豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。 ④機內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。 學(xué)生活動：觀察示波器的現(xiàn)象。 三、反思總結(jié) 1 2 四、當(dāng)堂檢測 1、如圖所示，水平安放的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量m，帶電量為+q的小球，在B板下方距離H處，以初速v0豎直向上從B板小孔進入板間電場，欲使小球剛好能到A板，則A、B間電勢差UAB= 。 2、質(zhì)子H和粒子He在勻強電場中由靜止開始加速，

7、通過相同位移時，它們的動能比為 ，所用時間比為 。 3、一個電子以3.2×106m/s的初速度沿電場線方向射入勻強電場，在電場中飛行了9.1×10-7s后開始返回，則勻強電場的場強大小為 ，電子在勻強電場中從進入到返回原處所通過的路程為 。 課后練習(xí)與提高 1、粒子和質(zhì)子以相同速度垂直于電場線進入兩平行板間勻強電場中，設(shè)都能飛出電場，則它們離開勻強電場時，側(cè)向位移之比y:yH= ，動能增量之比= 。 2、如圖所示，水平平行金屬板A、B間距為d，帶電質(zhì)點質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點以速率v從兩極板中央處于水平飛入兩極間，兩極不加電壓時，恰好

8、從下板邊緣飛出，若給A、B兩極加一電壓U，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U= 。 3、如圖所示，電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，以v0的速度沿與場強垂直的方向從A點飛入勻強電場，并從另一側(cè)B點沿與場強方向成150°角飛出。則A、B兩點間的電勢差為 。 參考答案 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 1、 2、（1）①②③④ （2） 3、(1)帶電粒子在勻強電場中的運動，若不能忽略重力時，可把電場和重力看作等效重力，這樣處理起來更容易理解，顯得方便快捷。 （2）勻速直線運動 課內(nèi)探究學(xué)案 1（1）a=F合/m（注意是F合） （2）W合=△Ek

9、=（注意是合力做的功） （3）平拋運動的相關(guān)知識 2方案1：v0=0，僅受電場力就會做加速運動，可達到目的。 方案2：v0≠0，僅受電場力，電場力的方向應(yīng)同v0同向才能達到加速的目的。 3解：由于帶電粒子在電場中運動受力僅有電場力（與初速度垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運動。 粒子在電場中的運動時間 t= 加速度 a==qU/md 豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離： y=at2= 粒子離開電場時豎直方向的速度為 v1=at= 速度為： v= 粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ為： tanθ= 三反思總結(jié) 1．帶電粒子的加速 功能關(guān)系分析：粒子只受電場力作用，動能變化量等于電勢能的變化量． (初速度為零)； 此式適用于一切電場． 2．帶電粒子的偏轉(zhuǎn)運動的分析方法(看成類平拋運動)： ①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運動． ②沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運動． 四、當(dāng)堂檢測 1、 2、1：2 3、2V/m 0.29m 課后練習(xí)與提高 1、1：2 2：1 2、 3、-3eBV0