2019-2020年高中物理《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教案6 新人教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》教案6 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo)： 1、知識(shí)與技能： （1）理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只受電場(chǎng)力時(shí)，帶電粒子做勻變速運(yùn)動(dòng)．學(xué)會(huì)從力和能的轉(zhuǎn)化兩個(gè)角度來(lái)解決問題。 （2）理解并掌握帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的原理，掌握初速度與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)──類平拋運(yùn)動(dòng)． （3）知道示波管的構(gòu)造和原理． 2、過(guò)程與方法： （1）培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、表達(dá)及應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。 （2）滲透物理學(xué)方法的教育，讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學(xué)的研究方法． 3、情感、態(tài)度、價(jià)值觀 通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的意志品質(zhì)．為了愛國(guó)而努力學(xué)習(xí)的熱情。 二、重點(diǎn)和難點(diǎn) 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)，都是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。 三、教學(xué)方法 講授式為主的教學(xué)方法，通過(guò)恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點(diǎn)撥了學(xué)生分析問題的方法思路引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動(dòng)口、動(dòng)腦、動(dòng)手，親身參與獲取知識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。 四、教學(xué)用具和多媒體 課件《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》 五、教學(xué)過(guò)程 第一課時(shí) 1、引入 展示圖片，同時(shí)問學(xué)生：你知道這三幅圖片是什么圖嗎？ “嫦娥一號(hào)”發(fā)射成功說(shuō)明了我國(guó)航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，也說(shuō)明了我國(guó)科技工作者能很好的控制宇宙飛船的運(yùn)動(dòng)。宇宙飛船是宏觀的物體，可以通過(guò)火箭等來(lái)作動(dòng)力改變飛船的運(yùn)動(dòng)，那么，我們?cè)趺礃涌刂莆⒂^的粒子的運(yùn)動(dòng)呢？引導(dǎo)學(xué)生思考引出課題。 [板書]9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 為了更好的學(xué)習(xí)新知識(shí)，我們先通過(guò)習(xí)題回顧一下解題的方法 2、 [習(xí)題]：一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在光滑的水平面上，在外力F=4N作用下，使物體向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的位移為s=100m時(shí)，物體的速度是多大？ 學(xué)生思考后爬黑板寫出解題過(guò)程 解法一：用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解 由F=ma變形可求a=F/m=4/2=2(m/s2) 再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2as=vt2-v02代入數(shù)得 vt2=2as=400，解得vt=20（m/s） 解法二：用動(dòng)能定理來(lái)解 外力做的功w=Fs=4100=400(J) 物體增加的動(dòng)能Ek=mvt2/2 有動(dòng)能定理可得：w=Ek 400= 2vt2/2 解得 vt=20（m/s） 以上分別是從力和能的角度來(lái)解題的 3、新授內(nèi)容 （1）[板書]帶電粒子：一般是指電子、質(zhì)子及其某些離子或原子核等微觀的帶電體。所以在處理微觀帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，一般都可忽略重力的影響，認(rèn)為帶電粒子只受重力的作用。 但是要特別注意：有時(shí)研究的問題不是微觀帶電粒子，而是宏觀帶電物體，那就不允許忽略重力影響了，如液滴、塵埃、小球一般都不能忽略。 這是物理學(xué)常常用到的方法-------理想化方法 （2）帶電粒子的加速 U + - [課件展示]在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢(shì)差為U。若一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，計(jì)算它到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度。 [分析]：這節(jié)課我們研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，關(guān)于運(yùn)動(dòng)，我們剛剛已經(jīng)研究過(guò)了：物體在力的作用下，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，同樣，對(duì)于電場(chǎng)中的帶電粒子而言，受到電場(chǎng)力的作用，那么它的運(yùn)動(dòng)情況又是怎樣的呢？ [板書] 解法一：用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解 由于帶等量異種電荷的平行金屬板間形成的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子受到的靜電力是恒力F=Eq，因?yàn)镋沒給出需要先求出來(lái)，我們可以假設(shè)兩金屬板間的距離d，則可以用電勢(shì)差來(lái)表示出兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E=U/d代入上式得F=Uq/d 由F=ma變形可求a=F/m= Uq/(dm) 再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2ad=vt2-v02 將上式代入整理可得 解法二：用動(dòng)能定理來(lái)解 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，靜電力做的功大小為 帶電粒子到達(dá)極板時(shí)動(dòng)能 根據(jù)動(dòng)能定理可得 如果是非勻強(qiáng)電場(chǎng)仍可用功能關(guān)系推導(dǎo)出這個(gè)公式（牛頓運(yùn)動(dòng)定律將不再適用），這個(gè)公式不僅使用于勻強(qiáng)電場(chǎng)，而且適用于任何其它電場(chǎng)． （3）[例題]：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時(shí)的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時(shí)的速度為零。（電子的質(zhì)量m=0.910-30kg和電子的電荷量e=1.610-19C） 以微機(jī)演示電子在加速電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生思考如何求電子射出加速電場(chǎng)時(shí)的速度？并進(jìn)行推導(dǎo)。（學(xué)生說(shuō)解題的過(guò)程） 解：電荷量為e的電子從金屬絲移動(dòng)到金屬板，兩處的電勢(shì)差為U，電勢(shì)能的減少量是eU，減少的電勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化成為電子的動(dòng)能，所以 解出速度v并把數(shù)值代入，得 通過(guò)以上推導(dǎo)和計(jì)算可知：適用于求初速度為零的粒子被加速后的速度，且兩極板間的電壓越大，被加速后粒子的速度越大。 （4）課堂練習(xí) 　　A．只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，v0＝0的帶電粒子被加速 　　B．只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子運(yùn)動(dòng)方向與場(chǎng)強(qiáng)方向平行的情況 　　C．只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)中，粒子運(yùn)動(dòng)方向與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直的情況 　　D．適用于任何電場(chǎng)中，v0＝0的帶電粒子被加速 　　2．如圖1，P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運(yùn)動(dòng)．關(guān)于電子到達(dá)Q板時(shí)的速率，下列說(shuō)法正確的是 [ ] 　　A．兩板間距離越大，加速時(shí)間越長(zhǎng)，獲得的速率就越大 　　B．兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大 　　C．與兩板間距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上說(shuō)法都不正確 （5）課堂小結(jié)及拓展延伸 本節(jié)內(nèi)容是關(guān)于帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)情況，如果帶電粒子的初速度方向與場(chǎng)強(qiáng)方向垂直粒子會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)呢？可能更復(fù)雜，我們的科研工作者就是這樣一點(diǎn)一點(diǎn)研究和試驗(yàn)現(xiàn)在已能很好的控制粒子的運(yùn)動(dòng)，制成了示波管，示波管就是帶電粒子在電場(chǎng)中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實(shí)際應(yīng)用．我們現(xiàn)在使用的電視機(jī)、電腦的顯示器都是通過(guò)控制大量電子的運(yùn)動(dòng)打到不同熒光物質(zhì)上發(fā)光而顯示圖像的。我們作為一名學(xué)生一定要努力學(xué)習(xí)，將來(lái)在各行各業(yè)，也許在航天史上就會(huì)獻(xiàn)出我們的一份努力。 （6）課后作業(yè) 1、如圖6所示，B板電勢(shì)為U，質(zhì)量為m的帶電粒子（重量不計(jì)）以初速v0水平射入電場(chǎng)．若粒子帶－q電量，則粒子到達(dá)B板時(shí)速度大小為______；若粒子帶＋q電量，它到達(dá)B板時(shí)速度大小為______． 2、電子電量為e，質(zhì)量為m，以速度v0沿著電場(chǎng)線射入場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖7所示，電子從A點(diǎn)入射到達(dá)B點(diǎn)速度為零，則AB兩點(diǎn)的電勢(shì)差為______；AB間的距離為______． 3、課本P39 問題與練習(xí) 1 4、閱讀“科學(xué)的足跡”密立根實(shí)驗(yàn)——電子電荷量的測(cè)定 （7）課后反思