高中物理人教版1第一章靜電場第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運動一、教材分析帶電粒子在電場中運動是牛頓運動定律、曲線運動、運動的合成與分解、電場的綜合性運用。實際情況很多，研究對象也較復(fù)雜，計不計重力也對問題有很多影響，本節(jié)課主要通過最基本的不考慮重力的帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)來體現(xiàn)解決帶電粒子在電場中運動的方法。帶電粒子的加速既能用牛頓運動定律解決也能用動能定理解決；帶電粒子的偏轉(zhuǎn)則是運動的合成和分解的重要應(yīng)用，可類比于平拋運動的解決問題方法。本節(jié)課只要教師做好引導(dǎo)，學(xué)生能夠自己完成教學(xué)目標(biāo)，而且可以提高學(xué)生知識遷移和綜合分析能力。二、學(xué)情分析帶電粒子在場中的運動由于涉及的知識點眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點內(nèi)容，這里需要將幾個基本的運動，即直線運動中的加速、減速、往返運動，曲線運動中的平拋運動、圓周運動、勻速圓周運動進(jìn)行綜合鞏固和加深，同時需要將力學(xué)基本定律，即牛頓第二定律、動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律等進(jìn)行綜合運用。三、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識目標(biāo)1．使學(xué)生理解并掌握帶電粒子在電場中運動的特點和規(guī)律，能夠正確分析和解答帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)等方面的問題。2．掌握分析和解決帶電粒子在電場中運動問題的思路和方法。3．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識對具體問題進(jìn)行具體分析的能力。（二）能力目標(biāo)通過帶電粒子在電場中加速、偏轉(zhuǎn)過程分析，提高學(xué)生知識遷移的能力。（三）情感目標(biāo)通過知識的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的探究合作精神四、教學(xué)重點難點重點：用力學(xué)觀點和能量觀點解決帶電粒子在電場中運動的規(guī)律難點：通過知識遷移用運動分解的方法解決帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)的問題五、教學(xué)方法講授法、啟發(fā)式、歸納法、互動探究法導(dǎo)入新課：教師活動：引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識點（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?（2）動能定理的表達(dá)式是什么?（3）電場力的表達(dá)式是什么？電場力做功的表達(dá)式是什么？場強與電勢差的關(guān)系是什么？學(xué)生活動：結(jié)合自己的實際情況回顧復(fù)習(xí)。教師活動:前一段時間我們學(xué)習(xí)了一種神秘的物質(zhì)——電場，電場能使處在其中的帶電粒子受到電場力作用的同時賦予了帶電粒子神奇的能量，那么一個帶電粒子在電場中受力之后將做怎樣的運動呢？這節(jié)課我們就一起來探究帶電粒子在電場中的運動。進(jìn)行新課：教師說明：我們平時遇到的帶電粒子有質(zhì)量，受到重力，但有些情況重力可以忽略不計，具體情況如下：(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除了有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。帶電顆粒如果既受電場力又受重力，可能平衡態(tài)也可能非平衡態(tài)；運動形式很多，情景可以很復(fù)雜。而不計重力的帶電粒子在電場中僅受電場力作用要比考慮重力的簡單的多。帶電粒子在電場中受到電場力的作用會產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化．在現(xiàn)代科學(xué)實驗和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場來控制或改變帶電粒子的運動。今天我們主要考慮最簡單的兩種形式：一種是電場力和速度共線；一種是電場力與速度垂直。深入探究：例2：如圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為-q，平行板長為L，兩板間距為d，電壓為U，初速為v0．從上板邊緣進(jìn)入兩板間：則粒子運動的加速度為帶電粒子在電場中運動的時間為若粒子能從兩板右側(cè)飛出，試求：（1）粒子在射出電場時豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離（2）粒子在離開電場時豎直方向的分速度（3）粒子在離開電場時的速度偏轉(zhuǎn)角θ學(xué)生活動：結(jié)合所學(xué)知識，自主分析推導(dǎo)。（教師抽查學(xué)生活動結(jié)果并展示，教師激勵評價）投影示范解析：解：由于帶電粒子在電場中運動受力僅有電場力（與初速度垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類平拋運動。粒子在電場中的運動時間t=加速度a==qU/md豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：y=at2=粒子離開電場時豎直方向的速度為v1=at=速度為：v=粒子離開電場時的偏轉(zhuǎn)角度θ為：tanθ=例3：若帶電粒子的初速v0是在電場的電勢差U1下加速而來的（從零開始），那么上面的結(jié)果又如何呢?（y，tanθ）學(xué)生探究活動：動手推導(dǎo)、互動檢查。（教師抽查學(xué)生推導(dǎo)結(jié)果并展