物理选修3选修3-1第一章 静电场9 带电粒子在电场中的运动教学设计及反思

这是一份物理选修3选修3-1第一章 静电场9 带电粒子在电场中的运动教学设计及反思，共5页。教案主要包含了思路点拨，省以致善等内容，欢迎下载使用。


知识准备
一
1、复习动能定理的相关知识。
2、复习平抛运动规律及相关推导。
3、复习电场对电荷做功与电势能变化的关系。
教材助读
二

1、复习回顾相关知识
（1）牛顿第二定律的内容是 ?
（2）动能定理的表达式是 ?
（3）平抛运动的相关知识:1
2.
问题：（1）
带电粒子在电场中受电场力作用的做匀加速直线运动要用哪些规律分析解决？
问题：（2）
带电粒子在电场中受电场力作用的做类平抛运动需要哪些条件？要用哪些规律分析解决？
问题：（3）
示波管的原理包括了电子运动的哪些规律？
预习自测
三
1．如图1所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时
速度为v，保持两板间电压不变，则( )
A．当增大两板间距离时，v增大
B．当减小两板间距离时，v增大
C．当改变两板间距离时，v不变
D．当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间增大
2．如图2所示，两金属板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出．现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的( )
A．2倍 B．4倍
C.eq \f(1,2) D.eq \f(1,4)

课中探究
学始于疑
一
1、带电粒子在电场中只受电场力的作用可能出现的运动态有哪些？
2、研究带电粒子在电场中的加速与偏转有何实用意义？
质疑探究
二
探究（一）：带电粒子的加速
提出问题：要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办?
学生探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。
互动归纳：
方案
1 。
2： 。
可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：
vt=
深入探究：
（1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（W=Fscsθ恒力 W=Uq 任何电场）讨论各方法的实用性。
（2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。
学生活动：思考讨论，列式推导
探究（二）：带电粒子的偏转
教师投影：如图所示，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．
问题讨论：
（1）分析带电粒子的受力情况。
（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?
（3）你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?
学生活动：讨论并回答上述问题：
深入探究：如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，
两板间距为 d，
电势差为U，初速为v0．试求：
（1）带电粒子在电场中运动的时间t。
（2）粒子运动的加速度。
（3）粒子受力情况分析。
（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。
（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。
（6）粒子在离开电场时的速度大小。
（7）粒子在离开电场时的偏转角度θ。
拓展：若带电粒子的初速v0是在电场的电势差U1下加速而来的（从零开始），那么上面的结果又如何呢?（y，θ）
学生活动：结合所学知识，自主分析推导。
θ=arctan与q、m无关。
典例分析
例1：如图1所示，在点电荷＋Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？
【思路点拨】 带电粒子被加速，在匀强电场中做匀加速直线运动，在非匀强电场中做变速运动，解决问题的方法是利用动能定理．
例2：一束电子流在经U＝5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图2所示．若两板间距d＝1.0 cm，板长l＝5.0 cm，那么要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最大能加多大电压？
(请同学们自已归纳总结本节的重点知我的知识网络图
三
识)
当堂检测
四
1、如图3所示，水平安放的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质
量m，带电量为+q的小球，在B板下方距离H处，以初速v0竖直向上从B
板小孔进入板间电场，欲使小球刚好能到A板，则A、B间电势差
UAB= 。
2、质子H和粒子He在匀强电场中由静止开始加速，通过相同位移时，
它们的动能比为 ，所用时间比为 。
3、一个电子以3.2×106m/s的初速度沿电场线方向射入匀强电场，在电场中飞行了9.1×10-7s后开始返回，则匀强电场的场强大小为 ，电子在匀强电场中从进入到返回原处所通过的路程为 。
【省以致善】（请写出本堂课学习中，你认为感悟最深的几点收获）

课后训练
1、粒子和质子以相同速度垂直于电场线进入两平行板间匀强电场中，设都能飞出电场，则它
们离开匀强电场时，侧向位移之比y:yH= ，动能增量之比= 。
2、如图4所示，水平平行金属板A、B间距为d，带电质点质量为m，电
荷量为q，当质点以速率v从两极板中央处于水平飞入两极间，两极
不加电压时，恰好从下板边缘飞出，若给A、B两极加一电压U，则恰
好从上板边缘飞出，那么所加电压U= 。
a
b
3．图5中实线是一簇未标明方向的匀强电场的电场线，虚线是一带电粒
子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受电场力作
用，则根据此图可知
（1）．带电粒子所带电荷的符号
（2）．带电粒子在a、b两点的受力方向
（3）．带电粒子在a、b两点的速度何处较大
（4）．带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
（5）．a、b两点哪点的电势较高
以上判断正确的是
A． eq \\ac(○,2) eq \\ac(○,3) B． eq \\ac(○,2) eq \\ac(○,3) eq \\ac(○,4) C． eq \\ac(○,3) eq \\ac(○,4) eq \\ac(○,5) D． eq \\ac(○,1) eq \\ac(○,3) eq \\ac(○,5)
A
B
+
-
H
h
P
S
图6
4．有一带负电的小球，其带电荷量．如图6所示，开始时静止在场强的匀强电场中的P点，靠近电场极板B有一挡板S，小球与挡板S的距离h = 4 cm，与A板距离H = 36 cm，小球的重力忽略不计．在电场力作用下小球向左运动，与挡板S相碰后电荷量减少到碰前的k倍，已知k = 7/8，碰撞过程中小球的机械能没有损失．
(1）设匀强电场中挡板S所在位置的电势为零，则小球在P点时的
电势能为多少？
(2）小球第一次被弹回到达最右端时距S板的距离为多少？小球经过多少次碰撞后，才能抵达A板？（已知=0.058
d
y
x
s
l
y0
O
P
θ
M
5．水平放置的两块平行金属板长l =5cm，两板间距d=1cm，两板间电压为U=90V，且上板带正电，一个电子沿水平方向以速度v0=2.0×107m/s，从两板中央射入，求：
（1）电子偏离金属板的侧位移是多少？
（2）电子飞出电场时的
速度是多少？
（3）电子离开电场后，打在屏上的P点，若s=10cm，求
OP的长．