10.5+带电粒子在电场中的运动+学习任务单-2023-2024学年高一下学期物理人教版(2019)必修第三册_第1页
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文档简介

学习任务单

课程基本信息学科物理年级高一学期春学期课题带电粒子在电场中的运动学习目标1.通过带电粒子加速和偏转的分析,深化对位移、速度、加速度、合运动与分运动、电场、电场力做功、电势能、电势差、等重要概念的理解。形成从相互作用与运动、功与能两方面分析同一运动过程的物理观念。2.通过对加速和偏转的方案设计、理论探究和实验论证,理解带电粒子在电场中运动的性质和规律,会用运动合成与分解来处理带电粒子的偏转问题,提升分析综合、推理论证能力。3.经历完整的科学探究过程,通过提出问题、方案设计、科学论证、论证反思、协作交流的过程,培养学生科学探究的能力。4.了解直线加速器、示波器的基本结构和工作原理,体会物理模型在科技中的应用,加深对物理源于自然和生活,服务于社会的科学责任的认识。课前学习任务(课前自主学习,完成以下内容)1.本节涉及的带电粒子通常有两种:一种是微观粒子,如等,一般不计重力;另一种是带电质点,如等,一般考虑重力。2.若带电粒子在电场中所受合力为零时,粒子保持状态或状态。3.利用电场来改变或控制带电粒子的运动,最简单的情况有两种:利用电场使带电粒子;利用电场使带电粒子。4.若带电粒子只受电场力作用且与初速度方向相同,带电粒子将做运动。5.若带电粒子只受到恒定的电场力作用且与初速度方向垂直,带电粒子将做运动。课上学习任务【学习任务一】

1.如何让带电粒子加速?请设计一个让电子由静止加速的可行方案,并作出电子的受力分析图。2.北京正负电子对撞机,整体外观像一个羽毛球拍。如图1,球拍的直柄部分是一台202米长的直线加速器,可以将电子加速获得2.5x109eV的能量。(1)需要多大的电压直接给电子加速,才能使其获得2.5x109eV的能量?图1

(2)能否用相对较小的加速电压,也让粒子获得同样大的速度和能量呢?请同学们尝试画出你的解决方案。

【学习任务二】

3.加速后的粒子如何实现偏转呢?如图2,请设计方案,让加速后的粒子击中正前方偏下的C点。图24.如图3,已知偏转电场电压为U2,极板长度为L,间距为d2,求电子偏转到达C点的速度Vc?图3【学习任务三】5.如图4,演示实验中,加速后的小球向下偏转,并没有穿出偏转电场,而是打在了极板上,请通过必要的推导分析,该如何改进,才能让带电小球穿出偏转电场?图46.如图5,示波管由:电子枪、偏转电极、荧光屏三部分组成。其中偏转电极有两对,改变其正负极性,能实现什么方向的偏转呢?,图57.聚焦本节课研究的对象“带电粒子”,无论是理论探究中以电子为例,还是实验探究中以带电小球为例,无论是求加速度,还是考虑合外力做的总功,都没有考虑重力,只考虑了电场力,这样合理吗?理由是什么?推荐的学习资源1.研究本节教材中的例题一,思考带电粒子在加速器中加速,供粒子匀速运动的金属圆筒为何越来越长呢?

2.阅读本节教材中“科学漫步”栏目,了解“范德格拉夫静电加速器”

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