【物理】1.9《带电粒子在电场中的运动》教案(新人教版选修31)_运动和静止教案物理

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知识改变命运，学习成就未来

知识改变命运，学习成就未来

（3）平抛运动的相关知识点。（4）静电力做功的计算方法。

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（注意是F合）

（2）W合=△Ek=Ek2Ek1（注意是合力做的功）（3）平抛运动的相关知识

（4）W=F·scosθ（恒力→匀强电场）

W=qU（任何电场）

1、带电粒子的加速 教师活动：提出问题

要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?（相关知识链接：合外力与初速度在一条直线上，改变速度的大小；合外力与初速度成90°，仅改变速度的方向；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）

学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。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。教师投影：加速示意图．

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学生探究活动：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的?（提示：从实际角度考虑，注意两边是金属板）学生汇报探究结果：不可行，直接打在板上。

学生活动：结合图示动手推导，当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。（教师抽查学生的结果展示、激励评价）教师点拨拓展：

方法一：先求出带电粒子的加速度：

a=再根据

vt2-v02=2ad

可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：

qU md

vt=2qUdmd2qU m方法二：由W=qU及动能定理：

W=△Ek=得：

qU=到达另一板时的速度为：

12mv-0 212mv 2v=

2qU.m深入探究：

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（1）结合牛顿

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（1）分析带电粒子的受力情况。

（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗? 学生活动：讨论并回答上述问题：

（1）关于带电粒子的受力，学生的争论焦点可能在是否考虑重力上。

教师应及时引导：对于基本粒子，如电子、质子、α粒子等，由于质量m很小，所以重力比电场力小得多，重力可忽略不计。

对于带电的尘埃、液滴、小球等，m较大，重力一般不能忽略。

（2）带电粒子以初速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的作用而做匀变速曲线运动，类似于力学中的平抛运动，平抛运动的研究方法是运动的合成和分解。

（3）带电粒子垂直进入电场中的运动也可采用运动的合成和分解的方法进行。CAI课件分解展示：

（1）带电粒子在垂直于电场线方向上不受任何力，做匀速直线运动。

（2）在平行于电场线方向上，受到电场力的作用做初速为零的匀加速直线运动。深入探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：

（1）带电粒子在电场中运动的时问t。（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：

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解：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=

L v0加速度

a=竖直方向的偏转距离：

Eq=qU/md m121UqL2qL2y=at=()U.222mdv02mv0d粒子离开电场时竖直方向的速度为

v1=at=

UqL

mdv02速度为：

v=v12v0(UqL22)v0mdv0粒子离开电场时的偏转角度θ为：

tanθ=

v1qLqLUarctanU.22v0mv0dmv0d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?（y，θ）

学生探究活动：动手推导、互动检查。（教师抽查学生推导结果并展示： 结论：

UL2y= 4U1dUL 2U1dθ=arctan与q、m无关。

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3、示波管的原理

出示示波器，教师演示操作 ①光屏上的亮斑及变化。②扫描及变化。

③竖直方向的偏移并调节使之变化。④机内提供的正弦电压观察及变化的观察。学生活动：观察示波器的现象。阅读课本相关内容探究原因。教师点拨拓展，师生互动探究：

多媒体展示：示波器的核心部分是示波管，由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。投影：示波管原理图：

电子枪中的灯丝K发射电子，经加速电场加速后，得到的速度为：

v0=

2qU1 mθ

如果在偏转电极yy上加电压电子在偏转电极yy的电场中发生偏转．离开偏转电极yy后沿直线前进，打在荧光屏上的亮斑在竖直方向发生偏移．其偏移量y为y=y+Ltanθ

qLqL2因为y=

tanU U22mv0d2mv0dqLqL2所以y=·U+L·U 22mv0d2mv0d欢迎各位老师踊跃投稿，稿酬丰厚 邮箱：zxjkw@163.com

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LqLL·U=（L+）tanθ(L)222mv0d

=如果U=Umax·sinωt则y=ymax·sinωt 学生活动：结合推导分析教师演示现象。

（三）课堂总结、点评 1．带电粒子的加速

(1)动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动．

(2)功能关系分析：粒子只受电场力作用，动能变化量等于电势能的变化量．

qU1112mv2(初速度为零)；qUmv2mv0 此式适用于一切电场． 22

22．带电粒子的偏转

(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)．

(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：

①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．

②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．

（四）布置作业

1、书面完成 “问题与练习”