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2017高二物理复习:带电粒子在匀强电场中的运动

来源:101教育网整理 2017-05-24 字体大小: 分享到:

  教学 目标

  知识目标

  1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力,带电粒子做匀变速运动.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动.

  2、知道示波管的构造和原理.

  能力目标

  1、渗透物理学方法的教育 ,让学生学习运用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素的科学的研究方法.

  2、提高学生的分析推理能力.

  情感目标

  通过本节内容的学习,培养学生科学研究的意志品质.

  教学 建议

  本节内容是电场一章中非常重要的知识点,里面涉及到电学与力学知识的综合运用,因此教师 在讲解时,一是注意对力学知识的有效复习,以便于知识的迁移,另外,由于带电粒子在电场中的运动公式比较复杂,所以教学 中需要注意使学生掌握解题的思维和方法,而不要一味的强调公式的记忆.

  在讲解时要渗透物理学方法的教育 ,让学生学习运用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素(忽略带电粒子的重力)的科学的研究方法.

  关于示波管的讲解,教材中介绍的非常详细,教师 需要重点强调其工作原理,让学生理解加速和偏转问题——带电粒子在电场中加速偏转的实际应用.

  教学设计示例

  第九节 带电粒子在匀强电场中的运动

  1、带电粒子的加速

  教师 讲解:这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动,关于运动,在前面的学习中我们已经研究过了:物体在力的作用下,运动状态发生了改变,同样,对于电场中的带电粒子而言,受到电场力的作用,那么它的运动情况又是怎样的呢?带电粒子在电场中运动的过程中,电场力做的功大小为 ,带电粒子到达极板时动能 ,根据动能定理, ,这个公式是利用能量关系得到的,不仅使用于匀强电场,而且适用于任何其它电场.

  分析课本113页的例题1.

  2、带电粒子的偏转

  根据能量的关系,我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态,下面,我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况.

  (教师 出示图片)为了方便研究,我们选用匀强电场:平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场.

  ①若带电粒子在电场中所受合力为零时,即 时,粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态.

  带电粒子处于静止状态, , ,所受重力竖直向下,场强方向竖直向下,带电体带负电,所以所受电场力竖直向上.

  ②若 且与初速度方向在同一直线上,带电粒子将做加速或减速直线运动.(变速直线运动)

  A、打入正电荷,将做匀加速直线运动.

  B、打入负电荷,由于重力极小,可以忽略,电荷只受到电场力作用,将做匀减速直线运动.

  ③若 ,且与初速度方向有夹角,带电粒子将做曲线运动. ,合外力竖直向下,带电粒子做匀变速曲线运动.(如下图所示)

  注意:若不计重力,初速度 ,带电粒子将在电场中做类平抛运动.

  复习:物体在只受重力的作用下,以一定水平速度抛出,物体的实际运动为这两种运动的合运动.水平方向上不受力作用,做匀速直线运动,竖直方向上只受重力,做初速度为零的自由落体运动.

  水平方向:

  竖直方向:

  与此相似,当忽略带电粒子的重力 时,且 ,带电粒子在电场中将做类平抛运动.与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上,带电粒子做加速度为 的匀变速直线运动.

  例题讲解:已知,平行两个电极板间距为d,板长为l,初速度 ,板间电压为U,带电粒子质量为m,带电量为+q.分析带电粒子的运动情况:

  ①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动, ;在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动, ,称为侧移.若粒子能穿过电场,而不打在极板上,侧移量为多少呢?

  ②射出时的末速度与初速度 的夹角 称为偏向角.

  ③ 反向延长线与 延长线的交点在 处.

  证明:

  .

  注意:以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况.如果带电粒子没有从电场中穿出,此时 不再等于板长l,应根据情况进行分析.

  得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况,下面,我们看看其实际的应用示例.

  3、示波管的原理:

  学生首先自己研究,对照例题,自学完成,教师 可以通过放映有关示波器的视频资料加深学生对本节内容的理解.

  4、教师总结:

  教师 讲解:本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况,是电学和力学知识的综合, 带电粒子在电场中的运动,常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等,规律跟力学是相同的,只是在分析物体受力时,注意分析电场力,同时注意:为了方便问题的研究,对于微观粒子的电荷,因为重力非常小,我们可以忽略不计.对于示波管,实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用.

  5、布置课后作业

  带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动


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