專題二第2講勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在電磁學(xué)中的應(yīng)用教案新部編本

1、精品教學(xué)教案設(shè)計(jì)| excellent teaching plan教師學(xué)科教案20 -20學(xué)年度第一學(xué)期任教學(xué)科:任教年級(jí):任教老師:xx市實(shí)驗(yàn)學(xué)校精品教學(xué)教案設(shè)計(jì)| excellent teaching plan第2講勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在電磁學(xué)中的應(yīng)用一、要點(diǎn)回顧1 .兩等量同種點(diǎn)電荷的電場中，連線中點(diǎn)的場強(qiáng)為零，從連線中點(diǎn)沿中垂線延伸到無限遠(yuǎn)，場強(qiáng)先變大后變小.2 .兩等量異種點(diǎn)電荷的電場中，連線上各點(diǎn)電場強(qiáng)度，以中點(diǎn)場強(qiáng)最小，連線的中垂線 為等勢(shì)線.以無窮遠(yuǎn)電勢(shì)為 0,中垂線的電勢(shì)等于 0.3 .平行板電容器充電后與電源斷開，再稍微改變板間距離時(shí)，場強(qiáng)不變4 .在勻強(qiáng)電場中，任意兩點(diǎn)連線

2、中點(diǎn)的電勢(shì)等于這兩點(diǎn)電勢(shì)的平均值.5 .e=u/d只適用于勻強(qiáng)電場，式中 d為沿電場線方向上兩點(diǎn)的距離.6 .若帶電粒子在有洛倫茲力作用的復(fù)合場中做直線運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)一定是勻速直線運(yùn)動(dòng).二、方法指導(dǎo)在從題給的條件出發(fā)， 根據(jù)電磁力的特點(diǎn)， 認(rèn)真分析好物體所受的電磁力 (包括電場力、 安培力、洛倫茲力等)后，勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在電磁學(xué)中的應(yīng)用問題就轉(zhuǎn)化為勻變速直線 運(yùn)動(dòng)規(guī)律在力學(xué)中的應(yīng)用問題.后續(xù)的解題方法與力學(xué)中的物體平衡問題解題方法相同，要注意以下三點(diǎn)：(1)正確分析研究對(duì)象的受力情況；(2)把握不同場對(duì)電荷作用的特點(diǎn)與差異；(3)認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)的詳細(xì)過程充分挖掘隱含的有效信息.三、問題突破1

3、.電荷在勻強(qiáng)電場中的勻變速運(yùn)動(dòng)問題【例1】 如圖2-2-1所示，由a、b兩平行金屬板構(gòu)成的電容器放置在真空中，電容為c,原來不帶電.電容器的a板接地，并且中心有一個(gè)小孔，通過這個(gè)小孔向電容器中射入電子， 射入的方向垂直于極板，射入的速度為v。，如果電子是間歇發(fā)射的，即第一個(gè)電子到達(dá)b板后再發(fā)射第二個(gè)電子，并且所有到達(dá)板的電子都留在b板上.隨著電子的射入，兩極板間的電勢(shì)差逐漸增加， 直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，已知電子的質(zhì)量為 m電荷量為e.電子所受的重力忽略不計(jì)，兩板的距離為 d.(1)當(dāng)板上聚集了 n個(gè)射來的電子時(shí)，兩板間電場的場強(qiáng)e多大？(2)最多能有多少個(gè)電子到達(dá) b板？(3)到達(dá)b板的第一個(gè)電

4、子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和最后一個(gè)電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間各 是多少？二者時(shí)間差是多少？，一 qu 【切入點(diǎn)】帶電平行板電容器的板間電場是勻強(qiáng)電場，u=k e=電子在其中的運(yùn)動(dòng)為勻c d變速直線運(yùn)動(dòng).q neu=-=u c c其內(nèi)部場強(qiáng)u nee= d= cd；(2)設(shè)最多能聚集n個(gè)電子，此后再射入的電子未到達(dá)b板時(shí)速度已減為零,由 v2=2ad, a =, em則有:v2=2n e2mcdd,得 nn e c? cmv【解析】(1)當(dāng)b板上聚集了 n個(gè)射來的電子時(shí)，兩板間的電壓育人猶如春風(fēng)化雨，授業(yè)不惜蠟炬成灰(3)第一個(gè)電子在兩板間做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 ti = d/v。，最后一個(gè)電子在兩板間

5、做勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)b板時(shí)速度為零，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2= 2d/v。，二者時(shí)間差為 a t = t2-ti=d/vo.2 .電荷在周期性交替變化的恒力作用下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)【例2】如圖所示，a、b為水平放置的平行金屬板， 板間距離d為20cm(遠(yuǎn)小于板的長和寬), 在兩板之間有一個(gè)帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)p,質(zhì)量為0.1g,已知若在a、b間加電壓u0=20v,則質(zhì)點(diǎn)p可以保持靜止，現(xiàn)在 a、b間加上如圖乙所示的隨時(shí)間t變化的電壓，u=2u0在t時(shí)質(zhì)點(diǎn)p位于a、b間的中點(diǎn)處，且初速度為零，質(zhì)點(diǎn)p能=0在a、b之間以最大幅度上下運(yùn)動(dòng) 而又不與兩板相碰，并且以后每次經(jīng)過a、b間的中點(diǎn)時(shí)速度最大(質(zhì)點(diǎn)開始從中點(diǎn)上升到最高點(diǎn)，

6、及以后每次從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)或從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中，電壓只改變一次).(g=10m/s2 ,)求: 質(zhì)點(diǎn)的帶電量q；(2)質(zhì)點(diǎn)從a、b間的中點(diǎn)第一次上升到最高點(diǎn)的時(shí)間 t.甲乙【解析】1由：q up mg可得：q 1.0 10 5c2加上2u 0的電壓后，質(zhì)點(diǎn)加速度2qu 0 mga -d gm欲使質(zhì)點(diǎn)最大幅度上下運(yùn)動(dòng)，則其到最高點(diǎn)速度必為零,質(zhì)點(diǎn)上升過程為一段加速度為g的勻加速和一段撤去電壓后加速度為g的勻減速.這就需在 d處撤去電壓，有d igti2442解得：l 0.1 s,則 t 2t10.2s【點(diǎn)評(píng)】帶電粒子在周期性變化的電場中的運(yùn)動(dòng)情況較復(fù)雜，解題的關(guān)鍵主要是：分析粒子運(yùn)動(dòng)的各個(gè)

7、過程的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況；根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律， 如牛頓第二定 律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等列方程求解.3 .電磁導(dǎo)軌中的勻變速運(yùn)動(dòng)問題【例3】如圖甲所示，一對(duì)平行光滑導(dǎo)軌，放在水平面上，兩導(dǎo)軌間的距離 l=0.20m,電阻r=1.0q;有一導(dǎo)體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及兩軌道的電阻均可忽略不計(jì),整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.50t的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直軌道面向下， 如圖甲所示.現(xiàn)用一外力f沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運(yùn)動(dòng)，測(cè)得力f與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示.求桿的質(zhì)量m和加速度a.【切入點(diǎn)】切割磁感線的棒相當(dāng)于電源，從圖象獲 得外力f信息.【解析】導(dǎo)體桿在軌道上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用 v表示瞬時(shí)速度，t表示時(shí)間，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：e blv blat閉合回路中的感 應(yīng)電流為i e r由安培力公式和牛頓第二定律得：f bil ma22由、式得f ma b l at r 由圖線上取兩點(diǎn)代入上式，可解得質(zhì)量 m 0.1kg