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(yùn)動

第9節(jié)帶電粒子在電場中的運(yùn)動一、教材分析帶電粒子在電場中運(yùn)動是牛頓運(yùn)動定律、曲線運(yùn)動、運(yùn)動的合成與分解、電場的綜合性運(yùn)用。實(shí)際情況很多，研究對象也較復(fù)雜，計(jì)不計(jì)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(yùn)動的方法。帶電粒子的加速既能用牛頓運(yùn)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(yùn)動的合成和分解的重要應(yīng)用，可類比于平拋運(yùn)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(yùn)動由于涉及的知識點(diǎn)眾多，要求的綜合能力較高，因而是歷年來高考的熱點(diǎn)內(nèi)容，這里需要將幾個(gè)基本的運(yùn)動，即直線運(yùn)動中的加速、減速、往返運(yùn)動，曲線運(yùn)動中的平拋運(yùn)動、圓周運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動進(jìn)行綜合鞏固和加深，同時(shí)需要將力學(xué)基本定律，即牛頓第二定律、動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律等進(jìn)行綜合運(yùn)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(yùn)動的特點(diǎn)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(yùn)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(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：用力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決帶電粒子在電場中運(yùn)動的規(guī)律難點(diǎn)：通過知識遷移用運(yùn)動分解的方法解決帶電粒子在勻強(qiáng)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(diǎn)（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(qiáng)與電勢差的關(guān)系是什么？學(xué)生活動：結(jié)合自己的實(shí)際情況回顧復(fù)習(xí)。教師活動:前一段時(shí)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(shí)賦予了帶電粒子神奇的能量，那么一個(gè)帶電粒子在電場中受力之后將做怎樣的運(yùn)動呢？這節(jié)課我們就一起來探究帶電粒子在電場中的運(yùn)動。進(jìn)行新課：教師說明：我們平時(shí)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(jì)，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(yùn)動形式很多，情景可以很復(fù)雜。而不計(jì)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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(yùn)動的加速度為帶電粒子在電場中運(yùn)動的時(shí)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(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離（2）粒子在離開電場時(shí)豎直方向的分速度（3）粒子在離開電場時(shí)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(jià)）投影示范解析：解：由于帶電粒子在電場中運(yùn)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(yùn)動。粒子在電場中的運(yùn)動時(shí)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(shí)豎直方向的速度為v1=at=速度為：v=粒子離開電場時(shí)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