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2019-2020年高中物理 1.8《帶電粒子在電場中的運動》教案 新人教版選修3-1 教學目標 （一）知識與技能 1．了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。 2．重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動(類平拋運動)。 3．知道示波管的主要構造和工作原理。 （二）過程與方法 培養(yǎng)學生綜合運用力學和電學的知識分析解決帶電粒子在電場中的運動。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1．滲透物理學方法的教育：運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不計粒子重力。 2．培養(yǎng)學生綜合分析問題的能力，體會物理知識的實際應用。 重點：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律 難點：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題及應用。 教學過程： （一）復習力學及本章前面相關知識 要點：動能定理、平拋運動規(guī)律、牛頓定律、場強等。 （二）新課教學 1．帶電粒子在電場中的運動情況（平衡、加速和減速） ⑴．若帶電粒子在電場中所受合力為零時，即∑F＝0時，粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。 例 ：帶電粒子在電場中處于靜止狀態(tài)，該粒子帶正電還是負電? 分析：帶電粒子處于靜止狀態(tài)，∑F＝0，，因為所受重力豎直向下，所以所受電場力必為豎直向上。又因為場強方向豎直向下，所以帶電體帶負電。 ⑵．若∑F≠0（只受電場力）且與初速度方向在同一直線上，帶電粒子將做加速或減速直線運動。(變速直線運動) ◎打入正電荷（右圖），將做勻加速直線運動。 設電荷所帶的電量為q，板間場強為E 電勢差為U，板距為d, 電荷到達另一極板的速度為v,則 電場力所做的功為： 粒子到達另一極板的動能為： 由動能定理有：（或 對恒力） ※若初速為v0，則上列各式又應怎么樣？讓學生討論并列出。 ◎若打入的是負電荷（初速為v0），將做勻減速直線運動，其運動情況可能如何，請學生討論，并得出結論。 ◎ 請學生思考和討論課本P33問題 分析講解例題1。（詳見課本P33） 【思考與討論】若帶電粒子在電場中所受合力∑F≠0，且與初速度方向有夾角(不等于0，180)，則帶電粒子將做什么運動？（曲線運動）---引出 2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（不計重力，且初速度v0⊥E，則帶電粒子將在電場中做類平拋運動） 　　復習：物體在只受重力的作用下，被水平拋出，在水平方向上不受力，將做勻速直線運動，在豎直方向上只受重力，做初速度為零的自由落體運動。物體的實際運動為這兩種運動的合運動。 詳細分析講解例題2。 解：粒子v0在電場中做類平拋運動 沿電場方向勻速運動所以有： ① 電子射出電場時，在垂直于電場方向偏移的距離為： ② 粒子在垂直于電場方向的加速度： ③ 由①②③得： ④ 代入數(shù)據(jù)得：m 即電子射出時沿垂直于板面方向偏離0.36m 電子射出電場時沿電場方向的速度不變?nèi)詾関0，而垂直于電場方向的速度： ⑤ 故電子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角為： ⑥ 代入數(shù)據(jù)得：=6.8 【討論】：若這里的粒子不是電子，而是一般的帶電粒子，則需考慮重力，上列各式又需怎樣列？指導學生列出。 3．示波管的原理 （1）示波器：用來觀察電信號隨時間變化的電子儀器。其核心部分是示波管 （2）示波管的構造：由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成（如圖）。 （3）原理：利用了電子的慣性小、熒光物質(zhì)的熒光特性和人的視覺暫留等，靈敏、直觀地顯示出電信號隨間變化的圖線。 ◎讓學生對P35的【思考與討論】進行討論。 （三）小結：1、研究帶電粒子在電場中運動的兩條主要線索 帶電粒子在電場中的運動，是一個綜合電場力、電勢能的力學問題，研究的方法與質(zhì)點動力學相同，它同樣遵循運動的合成與分解、力的獨立作用原理、牛頓運動定律、動能定理、功能原理等力學規(guī)律．研究時，主要可以按以下兩條線索展開． （1）力和運動的關系——牛頓第二定律 根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律找出加速度，結合運動學公式確定帶電粒子的速度、位移等．這條線索通常適用于恒力作用下做勻變速運動的情況． （2）功和能的關系——動能定理 根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功，引起帶電粒子的能量發(fā)生變化，利用動能定理或從全過程中能量的轉(zhuǎn)化，研究帶電粒子的速度變化，經(jīng)歷的位移等．這條線索同樣也適用于不均勻的電場． 2、研究帶電粒子在電場中運動的兩類重要的思維技巧 （1）類比與等效 電場力和重力都是恒力，在電場力作用下的運動可與重力作用下的運動類比．例如，垂直射入平行板電場中的帶電粒子的運動可類比于平拋，帶電單擺在豎直方向勻強電場中的運動可等效于重力場強度g值的變化等． （2）整體法(全過程法) 電荷間的相互作用是成對出現(xiàn)的，把電荷系統(tǒng)的整體作為研究對象，就可以不必考慮其間的相互作用． 電場力的功與重力的功一樣，都只與始末位置有關，與路徑無關．它們分別引起電荷電勢能的變化和重力勢能的變化，從電荷運動的全過程中功能關系出發(fā)(尤其從靜止出發(fā)末速度為零的問題)往往能迅速找到解題入口或簡化計算． （四）鞏固新課：1、引導學生完成問題與練習。1、3、4做練習。作業(yè)2、5。 2、閱讀教材內(nèi)容，及P36-37的【科學足跡】、【科學漫步】