2020屆高中物理 第9節(jié) 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)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(dòng)能定理，即 所以 2、（1）帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法，類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的知識(shí)。 ①離開電場運(yùn)動(dòng)時(shí)間 。 ②離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量 。 ③離開電場時(shí)速度的大小 。 ④以及離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角 。 （2）若電荷先經(jīng)電場加速然后進(jìn)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(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng)問題的方法 （1）等效法： （2）分解法：帶電微粒在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)這種較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，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(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑點(diǎn) 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(shí) （1）牛頓

3、第二定律的內(nèi)容是 ? （2）動(dòng)能定理的表達(dá)式是 ? （3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí):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(yùn)動(dòng)方向該怎么辦? 學(xué)生探究活動(dòng)：結(jié)合相關(guān)知識(shí)提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性。 學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案。 師生互動(dòng)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(shí)獲得的速度為： vt= 深入探究： （1）結(jié)合牛頓第二定律及動(dòng)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(shí)用性。 （2）若初速度為v0（不等于零），推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式。 學(xué)生活動(dòng)：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(qiáng)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(yùn)動(dòng)類似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么? （3）你能類比得到帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎? 學(xué)生活動(dòng)：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(shì)差為U，初速為v0．試求： （1）帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。 （2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度。 （3）粒子受力情況分析。 （4）粒子在射出電場時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。 （5）粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度。 （6）粒子在離開電場時(shí)的速度大小。 （7）粒子在離開電場時(shí)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(shì)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(dòng)：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，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(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察。 學(xué)生活動(dòng)：觀察示波器的現(xiàn)象。 三、反思總結(jié) 1 2 四、當(dāng)堂檢測(cè) 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(jìn)入板間電場，欲使小球剛好能到A板，則A、B間電勢(shì)差UAB= 。 2、質(zhì)子H和粒子He在勻強(qiáng)電場中由靜止開始加速，

7、通過相同位移時(shí)，它們的動(dòng)能比為 ，所用時(shí)間比為 。 3、一個(gè)電子以3.2×106m/s的初速度沿電場線方向射入勻強(qiáng)電場，在電場中飛行了9.1×10-7s后開始返回，則勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為 ，電子在勻強(qiáng)電場中從進(jìn)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(jìn)入兩平行板間勻強(qiáng)電場中，設(shè)都能飛出電場，則它們離開勻強(qiáng)電場時(shí)，側(cè)向位移之比y:yH= ，動(dòng)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(diǎn)質(zhì)量為m，電荷量為q，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)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(shí)，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(qiáng)垂直的方向從A點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場，并從另一側(cè)B點(diǎn)沿與場強(qiáng)方向成150°角飛出。則A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)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(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)，若不能忽略重力時(shí)，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(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí) 2方案1：v0=0，僅受電場力就會(huì)做加速運(yùn)動(dòng)，可達(dá)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(dá)到加速的目的。 3解：由于帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。 粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)豎直方向的速度為 v1=at= 速度為： v= 粒子離開電場時(shí)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(dòng)能變化量等于電勢(shì)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(yùn)動(dòng)的分析方法(看成類平拋運(yùn)動(dòng))： ①沿初速度方向做速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)． ②沿電場力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 四、當(dāng)堂檢測(cè) 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