高中物理《带电粒子在电场中的运动》教案6 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心1 9 9 带电粒子在电场中的运动 带电粒子在电场中的运动 一 教学目标 1 知识与技能 1 理解带电粒子在电场中的运动规律 只受电场力时 带电粒子做匀变速运动 学会从 力和能的转化两个角度来解决问题 2 理解并掌握带电粒子在电场中偏转的原理 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 3 知道示波管的构造和原理 2 过程与方法 1 培养学生观察 分析 表达及应用物理知识解决实际问题的能力 进一步养成科学思 维的方法 2 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 3 情感 态度 价值观 通过本节内容的学习 培养学生科学研究的意志品质 为了爱国而努力学习的热情 二 重点和难点 带电粒子在电场中的加速和偏转 都是本节学习的重点 也是难点 三 教学方法 讲授式为主的教学方法 通过恰当的问题设置和类比方法的应用 点拨了学生分析问题的 方法思路引导学生进行分析 讨论 归纳 总结 使学生动口 动脑 动手 亲身参与获 取知识 提高学生的综合素质 四 教学用具和多媒体 课件 带电粒子在电场中的运动 五 教学过程 第一课时 1 引入 展示图片 同时问学生 你知道这三幅图片是什么图吗 嫦娥一号 发射成功说明了我国航天事业的迅猛发展 也说明了我国科技工作者能很好 的控制宇宙飞船的运动 宇宙飞船是宏观的物体 可以通过火箭等来作动力改变飞船的运 动 那么 我们怎么样控制微观的粒子的运动呢 引导学生思考引出课题 板书 9 9 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 为了更好的学习新知识 我们先通过习题回顾一下解题的方法 2 习题 一个质量为 m 2kg 的物体静止在光滑的水平面上 在外力 F 4N 作用下 使物 体向右运动 当运动的位移为 s 100m 时 物体的速度是多大 学生思考后爬黑板写出解题过程 解法一 用牛顿运动定律来解 由 F ma 变形可求 a F m 4 2 2 m s2 再由运动学公式 2as vt2 v02代入数得 vt2 2as 400 解得 vt 20 m s 解法二 用动能定理来解 外力做的功 w Fs 4 100 400 J 物体增加的动能 Ek mvt2 2 有动能定理可得 w Ek 400 2vt2 2 解得 vt 20 m s 以上分别是从力和能的角度来解题的 3 新授内容 用心 爱心 专心2 1 1 板书板书 带电粒子 一般是指电子 质子及其某些离子或原子核等微观的带电体 带电粒子 一般是指电子 质子及其某些离子或原子核等微观的带电体 所以 在处理微观带电粒子在匀强电场中运动的问题时 一般都可忽略重力的影响 认为带电粒在处理微观带电粒子在匀强电场中运动的问题时 一般都可忽略重力的影响 认为带电粒 子只受重力的作用 子只受重力的作用 但是要特别注意 有时研究的问题不是微观带电粒子 而是宏观带电物体 那就不允许忽宏观带电物体 那就不允许忽 略重力影响了略重力影响了 如液滴 尘埃 小球一般都不能忽略 这是物理学常常用到的方法 理想化方法 2 2 带电粒子的加速 带电粒子的加速 课件展示 在真空中有一对平行金属板 由于接上电池组而带电 两板间的电势差为 U 若一个质量为 m 带正电荷 q 的粒子 在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运 动 计算它到达负极板时的速度 分析 这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动 关于运动 我们刚刚已经研究过 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 板书 解法一 用牛顿运动定律来解解法一 用牛顿运动定律来解 由于带等量异种电荷的平行金属板间形成的电场是匀强电场 粒子受到的静电力是恒力由于带等量异种电荷的平行金属板间形成的电场是匀强电场 粒子受到的静电力是恒力 F EqF Eq 因为 因为 E E 没给出需要先求出来 我们可以假设两金属板间的距离没给出需要先求出来 我们可以假设两金属板间的距离 d d 则可以用电势差 则可以用电势差 来表示出两板间的场强来表示出两板间的场强 E U dE U d 代入上式得代入上式得 F Uq dF Uq d 由由 F maF ma 变形可求变形可求 a F m a F m Uq dm Uq dm 再由运动学公式再由运动学公式 2ad v2ad vt t2 2 v v0 02 2 将上式代入整理可得将上式代入整理可得 解法二 用动能定理来解解法二 用动能定理来解 带电粒子在电场中运动的过程中 静电力做的功大小为带电粒子在电场中运动的过程中 静电力做的功大小为 带电粒子到达极板时动能带电粒子到达极板时动能 根据动能定理可得根据动能定理可得 如果是非匀强电场仍可用功能关系推导出这个公式 牛顿运动定律将不再适用 这个公 式不仅使用于匀强电场 而且适用于任何其它电场 3 例题 炽热的金属丝可以发射电子 在金属丝和金属板之间加以电压 U 2500V 发 射出的电子在真空中加速后 从金属板的小孔穿出 电子穿出时的速度有多大 设电子刚 刚离开金属丝时的速度为零 电子的质量 m 0 9 10 30kg 和电子的电荷量 e 1 6 10 19C U 用心 爱心 专心3 以微机演示电子在加速电场中的运动 让学生思考如何求电子射出加速电场时的速度 并 进行推导 学生说解题的过程 解 电荷量为 e 的电子从金属丝移动到金属板 两处的电势差为 U 电势能的减少量是 eU 减少的电势能全部转化成为电子的动能 所以 解出速度 v 并把数值代入 得 通过以上推导和计算可知 适用于求初速度为零的粒子被加速后的速度 且 两极板间的电压越大 被加速后粒子的速度越大 4 课堂练习 A 只适用于匀强电场中 v0 0 的带电粒子被加速 B 只适用于匀强电场中 粒子运动方向与场强方向平行的情况 C 只适用于匀强电场中 粒子运动方向与场强方向垂直的情况 D 适用于任何电场中 v0 0 的带电粒子被加速 2 如图 1 P 和 Q 为两平行金属板 板间电压为 U 在 P 板附近有一电子由静止开始 向 Q 板运动 关于电子到达 Q 板时的速率 下列说法正确的是 A 两板间距离越大 加速时间越长 获得的速率就越大 B 两板间距离越小 加速度越大 获得的速率就越大 C 与两板间距离无关 仅与加速电压 U 有关 D 以上说法都不正确 5 课堂小结及拓展延伸 本节内容是关于带电粒子在电场中的加速运动情况 如果带电粒子的初速度方向与场强方 向垂直粒子会做什么运动呢 可能更复杂 我们的科研工作者就是这样一点一点研究和试 验现在已能很好的控制粒子的运动 制成了示波管 示波管就是带电粒子在电场中的加速 用心 爱心 专心4 偏转问题的实际应用 我们现在使用的电视机 电脑的显示器都是通过控制大量电子的运 动打到不同荧光物质上发光而显示图像的 我们作为一名学生一定要努力学习 将来在各 行各业 也许在航天史上就会献出我们的一份努力 6 课后作业 1 如图 6 所示 B 板电势为 U 质量为 m 的带电粒子 重量不计 以初速 v0水平射入电 场 若粒子带 q 电量 则粒子到达 B 板时速度大小为 若粒子带 q 电量