高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 带电粒子在电场中的运动教案及反思
展开能分析带电粒子在电场中的运动情况,能解释相关的物理现象。
【教学目标】
1.运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子运动时的加速度、位移等量的变化。
2.运用静电力做功,电势等概念研究带电粒子的运动过程中能量的转化。
3.通过研究加速过程的分析,培养分析推理能力。
4.通过带电粒子的偏转、类比平抛运动,分析带电粒子的运动规律。
【教学过程】
一、带电粒子的加速问题
如图,平行板电容器间距为d,电压为U,将质量为m(忽略重力),带电量为q的负电荷在左侧极板处由静止释放,求粒子到达右侧极板时的速度。
1、运动学方法:由:F=Eq=ma;E=Ud ;联立得到a=qUmd;由2ad=v2-0得到v=2qUm。
2、动能定理方法:由电场力做功W=qU=12mv2−0 得到v=2qUm。
注意:方法二不仅适用匀强电场,也适用于非匀强电场。
二、带电粒子的偏转问题
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运动轨迹是一条抛物线。
1、常用关系式:
(1)加速度:a=qEm=qUmd;
(2)时间:t=lv0
(3)速度:vx=v0;vy=at=qUmdlv0;v=v02+vy2
(4)竖直位移:y=12at2=12qUmdl2v02
(5)偏转角:;tanα=vyvx=qUmdlv02
2、带电粒子偏转问题的推论
(1)速度偏转角(α)的正切为位移与初速度夹角(θ)正切的2倍,即tanα=2tanθ。
速度与位移的夹角:tanθ=yx=12qUmdlv02;
速度偏转角:tanα=vyvx=qUmdlv02;
tanα=2tanθ
(2)速度的反向延长线交于水平位移的中点。
由tanα=2tanθ,即yx−x'=2yx,可得x'=12x
(3)以相同的初速度进入同一电场的带电粒子,只要粒子比荷(q/m)相同,则偏转距离y和偏转角θ相同。
3、关于带电粒子在电场中的重力
(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或有明确的暗示以外,此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。
(2)带电微粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。
练习巩固:
【课后作业】
课本 1,3,4 学习指导
【教学反思】
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