帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì).doc

帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)東明一中 楊立斌考 綱 分 析 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)在高考考綱中屬于級(jí)要求。這一節(jié)主要研究帶電粒子在靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，是對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分別描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的綜合應(yīng)用。 近幾年高考中對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考察頻率較高，尤其是在與力學(xué)知識(shí)的綜合中巧妙的把電場(chǎng)，牛頓定律，功能關(guān)系等相聯(lián)系命題。這樣能較好的檢測(cè)考生的綜合應(yīng)用能力，電學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。教 學(xué) 目 標(biāo) 分 析復(fù)習(xí)的內(nèi)容較枯燥、抽象，嘗試運(yùn)用活潑的教學(xué)形式來(lái)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境教學(xué)下讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生積極性大大提高，在這種教學(xué)形式下，每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)展示自己，參與競(jìng)爭(zhēng)，都能品嘗到成功和失敗，也真正能給每個(gè)學(xué)生都創(chuàng)造了平等的環(huán)境，才能體現(xiàn)尊重學(xué)生。知識(shí)與技能.（1） 理解電場(chǎng)力做功及與動(dòng)能的關(guān)系（2） 理解類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)中的分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系（3） 會(huì)用類(lèi)平拋知識(shí)解決帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題過(guò)程與方法（1） 經(jīng)歷解決電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題理論推導(dǎo)過(guò)程（2） 體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在靜電場(chǎng)中的應(yīng)用情感態(tài)度與價(jià)值觀(1) 通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探究與日常生活相關(guān)的物理問(wèn)題(2) 通過(guò)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作精神教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)能利用動(dòng)能定理、能量守恒分析解決帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)問(wèn)題.難點(diǎn)能利用分解運(yùn)動(dòng)的方法處理帶電粒子的類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)教 學(xué) 方 法分析、討論、講解、互動(dòng)探究、練習(xí)反饋教 學(xué) 手 段投影儀、多媒體電腦學(xué) 習(xí) 者 特 征 分 析學(xué)生經(jīng)過(guò)了高中兩年物理的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解還是零碎的、割裂的，尤其對(duì)高中電學(xué)的各塊知識(shí)不能形成網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對(duì)問(wèn)題的變化分析、處理的能力，綜合分析能力還有所欠缺，缺乏對(duì)類(lèi)似問(wèn)題的比較分析習(xí)慣，而以上的能力和習(xí)慣在高三第一輪復(fù)習(xí)中恰恰是重點(diǎn)要提高的內(nèi)容。教 學(xué) 活 動(dòng)（一） 引入新課教師：請(qǐng)同學(xué)們思考：帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)方式有哪些？學(xué)生：帶電粒子在電場(chǎng)中靜止不動(dòng)，變速直線(xiàn)運(yùn)功（加速，減速），類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)教師：既然帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中有這些種運(yùn)動(dòng)，今天我們主要研究學(xué)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（二） 進(jìn)行新課帶電粒子在電場(chǎng)中的加速基礎(chǔ)導(dǎo)引學(xué)生：解決這個(gè)問(wèn)題思考解決此題用到的基本知識(shí)如圖1所示，在A板附近有一電子由靜止開(kāi)始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān) 于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列說(shuō)法正確的是 ()兩板間距越大，加速的時(shí)間就越長(zhǎng)，則獲得的速率越大圖1兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大與兩板間的距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)以上解釋都不正確教師：總結(jié)基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)帶電粒子在電場(chǎng)中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子_的增量學(xué)生：帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是否考慮重力？學(xué)生:帶電實(shí)體考慮重力，微觀粒子不考慮重力教師：學(xué)生的總結(jié)不夠全面教師和同學(xué)共同總結(jié):對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)應(yīng)注意是否考慮重力要依據(jù)情況而定 1.基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示外，一般不考慮重力(但不能忽略質(zhì)量) 2.帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或明確暗示外，一般都不能忽略重力教師解讀考點(diǎn)：帶電物體可以在平面上、斜面上、桿上(沿桿)、真空中做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)可以從物體的受力分析、運(yùn)動(dòng)分析、功能關(guān)系、能量守恒進(jìn)行考查學(xué)生：板書(shū)此題典例剖析圖4例1如圖4所示，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37的光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) 中，小物塊恰好靜止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8. 求：(1)水平向右電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；(2)若將電場(chǎng)強(qiáng)度減小為原來(lái)的1/2，物塊的加速度是多大；(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)的動(dòng)能教師：點(diǎn)評(píng)總結(jié)：帶電粒子在電場(chǎng)中的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 1基本思路 （1）先分析受力情況 （2）分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程(平衡、加速、減速；直線(xiàn)還是曲線(xiàn))（3）選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題 2.解決這類(lèi)問(wèn)題的基本方法是: (1)采用運(yùn)動(dòng)和力的觀點(diǎn)：牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解.(2)用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)：動(dòng)能定理和功能關(guān)系求解 教師：1、在勻強(qiáng)電場(chǎng)中：WqEdqUmv2mv或FqEqma.2、在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中：WqUmv2mv.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)學(xué)生：板書(shū)解決此題【基礎(chǔ)導(dǎo)析】（北京高考)兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電極，平行正對(duì)放置，相距為d，極板間的電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是均勻的一個(gè)粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間，到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心 已知質(zhì)子電荷量為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求 (1)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (2)粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a； (3)粒子的初速度v0. 教師學(xué)生共同探究總結(jié)板書(shū)：教師：1粒子的偏轉(zhuǎn)角圖6(1)以初速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)：如圖6所示，設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，以速度v0垂直于電場(chǎng)線(xiàn)方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電壓為U1，若粒子飛出電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為，學(xué)生：tan 式中vyat，vxv0，代入得tan 教師：結(jié)論：動(dòng)能一定時(shí)tan 與q成正比，電荷量相同時(shí)tan 與動(dòng)能成反比教師：(2)經(jīng)加速電場(chǎng)加速再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)學(xué)生：不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)過(guò)同一加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的，則由動(dòng)能定理有：qU0mv由式得：tan 教師：結(jié)論：粒子的偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、m無(wú)關(guān)，僅取決于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)教師2粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論(1)以初速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)學(xué)生：yat2()2作粒子速度的反向延長(zhǎng)線(xiàn)，設(shè)交于O點(diǎn)，O點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為x，則xycot 教師:結(jié)論：粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就像是從極板間的處沿直線(xiàn)射出教師：(2)經(jīng)加速電場(chǎng)加速再進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)：若不同的帶電粒子都是從靜止經(jīng)同一加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的，則由和得：學(xué)生：偏移量：y上面式偏轉(zhuǎn)角正切為：tan 教師：結(jié)論：無(wú)論帶電粒子的m、q如何，只要經(jīng)過(guò)同一加速電場(chǎng)加速，再垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，它們飛出的偏移量y和偏轉(zhuǎn)角都是相同的，也就是運(yùn)動(dòng)軌跡完全重合典例剖析學(xué)生訓(xùn)練：例2如圖7所示，一個(gè)帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小，可忽略不計(jì))電壓為U1的加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中心線(xiàn)射入A、B板長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d， 電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿(mǎn)足的條件是 ()圖7A. B.C. D.教師總結(jié)：【思維突破】1本題是典型的帶電粒子加速再偏轉(zhuǎn)的題目，處理此類(lèi)題目需要綜合運(yùn)用動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等2粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對(duì)應(yīng)著同一臨界狀態(tài)，分析時(shí)根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來(lái)確定極值，這是求解極值問(wèn)題的常用方法跟蹤訓(xùn)練2如圖8所示，a、b兩個(gè)帶正電荷的粒子，以相同的速度先后垂直于電場(chǎng)線(xiàn)從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，a粒子打在B板的a點(diǎn)，b粒子打在B板的b點(diǎn)，若不計(jì)重力，則()圖8Aa的電荷量一定大于b的電荷量Bb的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量Ca的比荷一定大于b的比荷Db的比荷一定大于a的比荷（三）命題研究1.試題分析本部分內(nèi)容是高考必考內(nèi)容之一大部分省市、全國(guó)試卷在這里以選擇題的形式命題，難度以中、低檔為主；部分省市以計(jì)算題形式出題，難度中檔偏上，分值較多2.命題特征大部分試題以靜電場(chǎng)為背景，圍繞電場(chǎng)線(xiàn)的分布及特點(diǎn)、場(chǎng)強(qiáng)分布、電勢(shì)變化、電場(chǎng)力F、電勢(shì)能Ep、電場(chǎng)力做功，結(jié)合動(dòng)能定理、能量守恒定律、共點(diǎn)力的平衡、牛頓第二定律、平拋運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，要求考生進(jìn)行分析、推理、計(jì)算與判斷考生要具備堅(jiān)實(shí)、牢固的基礎(chǔ)知識(shí)，較強(qiáng)的綜合分析能力、計(jì)算能力，才能得到理想的成績(jī)（四）教后反思：整節(jié)課的感覺(jué)還不錯(cuò)，但是也存在一些問(wèn)題，如學(xué)生的參與度還有一些少，學(xué)生的主體地位體現(xiàn)的還不足；學(xué)生預(yù)習(xí)時(shí)的交流有些少，板書(shū)時(shí)犯了低級(jí)錯(cuò)誤，把題意理解錯(cuò)了。A組帶電粒子的加速1如圖17所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B極板時(shí)速度為v，保持兩板間電壓不變，則 ()A當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v也增大圖17B當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v增大C當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大2如圖18甲所示，一條電場(chǎng)線(xiàn)與Ox軸重合，取O點(diǎn)電勢(shì)為零，Ox方向上各點(diǎn)的電勢(shì)隨x變化的情況如圖乙所示，若在O點(diǎn)由靜止釋放一電子，電子僅受電場(chǎng)力的作用，則 ()A電子一直沿Ox負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B電場(chǎng)力一直做正功圖18C電子運(yùn)動(dòng)的加速度不變D電子的電勢(shì)能逐漸增大B組帶電粒子的偏轉(zhuǎn)3. 如圖19所示，質(zhì)量相等的兩個(gè)帶電液滴1和2從水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中O點(diǎn)靜止釋放后，分別抵達(dá)B、C兩點(diǎn)，若ABBC，則它們帶 電荷量之比q1q2等于 ()圖19 A12 B21C1 D.1C組帶電粒子在變化電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖204如圖20所示，A、B兩導(dǎo)體板平行放置，在t0時(shí)將電子從A板附近由靜止釋放(電子的重力忽略不計(jì))分別在A、B兩板間加四種電壓，它們的UABt圖線(xiàn)如下列四圖所示其中可能使電子到不了B板的是 ()圖215如圖21所示，豎直平面xOy內(nèi)有三個(gè)寬度均為L(zhǎng)首尾相接的電場(chǎng)區(qū)域ABFE、BCGF和CDHG.三個(gè)區(qū)域中分別存在方向?yàn)閥、y、x的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小比例為212.現(xiàn)有一帶正電的物體以某一初速度從坐標(biāo)為(0，L)的P點(diǎn)射入ABFE場(chǎng)區(qū)，初速度方向水平向右物體恰從坐標(biāo)為(2L，L/2)的Q點(diǎn)射入CDHG場(chǎng)區(qū)，已知物體在ABFE區(qū)域所受電場(chǎng)力和所受重力大小相等，重力加速度為g，物體可以視為質(zhì)點(diǎn)，y軸豎直向上，區(qū)域內(nèi)豎直方向電場(chǎng)足夠大求：(1)物體進(jìn)入ABFE區(qū)域時(shí)的初速度大??；(2)物體在ADHE區(qū)域運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間；(3)物體從DH邊界射出位置的坐標(biāo) 6一束電子以很大的恒定速度v0射入平行板電容器兩極板間，入射位置到兩極板距離相等， v0的方向與極板平面平行今以交變電壓UUmsin t加在這個(gè)平行板電容器上，則射入 的電子將在兩極板間的某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)下列四個(gè)選項(xiàng)