高中物理選修《帶電粒子在電場中的運動》教學(xué)設(shè)計3

第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動三維目標(biāo)知識與技能1.讓學(xué)生掌握帶電粒子在電場中做勻變速直線運動一類問題的解題技巧；2.讓學(xué)生掌握帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)時的基本規(guī)律；3.讓學(xué)生掌握帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)一類問題的基本解題技巧；4.讓學(xué)生掌握示波管的基本原理。過程與方法1.由一般的勻變速直線運動過渡到帶電粒子在電場中的勻變速直線運動，讓學(xué)生學(xué)會知識的遷移；2.由一般的平拋運動過渡到一般的類平拋運動，再過渡到帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的類平拋運動，讓學(xué)生掌握知識遷移的方法。21·cn·jy·com情感、態(tài)度和價值觀通過一般勻變速直線運動與帶電粒子在電場中的勻變速直線運動的聯(lián)系，以及一般平拋運動與一般類平拋運動、帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電場中的類平拋運動的聯(lián)系，揭示世界是普遍聯(lián)系在一起的唯物主義哲學(xué)觀點?！緛碓矗?1cnj*y.co*m】教學(xué)重點1.帶電粒子在電場中的勻變速直線運動；2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)——類平拋運動。教學(xué)難點帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)——類平拋運動教學(xué)方法講解、提問、類比、練習(xí)課時安排1課時教學(xué)過程【新課導(dǎo)入】師：高一時，我們學(xué)習(xí)了勻變速直線運動和平拋運動。勻變速直線運動是受到一個方向與速度方向在一條直線上的恒力，但不確定恒力是什么力；平拋運動是受到一個方向與速度方向垂直的重力，這個重力也是恒力。那么，今天，我想問一下大家，勻變速直線運動中的恒力，能不能是什么具體的力，比如說勻強電場的電場力；平拋運動中重力，能不能改成其他的力，比如說改成勻強電場的電場力？【出處：21教育名師】生：（思考）師：這就是我們今天要講的《帶電粒子在電場中的運動》?！景鍟康诰殴?jié)帶電粒子在電場中的運動【新課教學(xué)】師：首先，告訴大家一個常識，就是基本帶電粒子在一般情況下所受的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它所受的靜電力，所以，對于基本帶電粒子在電場中運動的問題，一般忽略其重力，只考慮它所受的電場力。下面大家看下面幾個問題：【版權(quán)所有：21教育】例1、一個質(zhì)量為m的小球，在光滑的水平桌面上，受一恒力F作用，從靜止開始運動，前進距離d，求其末速度為多大？21教育名師原創(chuàng)作品例2、如圖所示，在真空中有一對平行金屬板，兩板間加以電壓U，兩板間距d，兩板間有一個帶正電荷q的帶電粒子，質(zhì)量為m，它在電場力的作用下，由靜止開始從正極板向負(fù)極板運動，到達(dá)負(fù)極板時的速度有多大？（不考慮帶電粒子的重力）21*cnjy*com師：大家看這兩個問題，首先分析一下，這兩個問題中質(zhì)點所受到的力是否具有相同的特征？如果具有相同的特征，他們相同的特征是什么？生甲：具有相同的特征，他們相同的特征是都受到大小方向都不變的恒力。師：再分析一下，這兩個問題中質(zhì)點的運動特征是否相同？如果相同，那么他們都屬于哪一類型的運動？生乙：運動特征相同，他們都是初速度為零的勻加速直線運動。師：既然如此，那么，這兩個問題能不能用同一種方法解決呢？生丙：可以用同一種方法解決。師：請用同一種方法——動能定理的方法解決。生?。嚎偣=Fd，動能增量為ΔEk=QUOTE12mv2-0,依據(jù)動能定理，有w=ΔEk,所以Fd=QUOTE12mv2-0,所以v=2Fdm.對于第二個問題，F(xiàn)=Eq,且E=Ud,所以F=qUd,代入v的結(jié)果中，最終v=2qU師：所以這兩個問題是相通的，同時可以看出，具有相同特征的問題可以用相同或相類似的方法解決。當(dāng)然，第二個問題也有自己的特點，那就是這個問題中的功也可以直接求出為w=qU,再利用w=ΔEk和ΔEk=QUOTE12mv2-0可得qU=QUOTE12mv2,所以v=2qUm.師：所以，帶電粒子在電場中的做勻變速直線運動的問題，完全可以用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，只要注意：（1）F=Eq；（2）E=Ud；(3)【板書】帶電粒子在電場中做勻變速直線運動1.用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，注意：（1）F=Eq；（2）E=Ud；2.v=2qUm師：下面，我們再看這三個問題：例3.一物塊，質(zhì)量為m，以初速v0平拋，落地時，水平射程為L,下落高度h為多少？落地時豎直分速度vy末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？例4.一物塊，質(zhì)量為m，在光滑水平面上以初速v0向東前進，與此同時受一向南的恒力F,運動到桌邊時，向東前進了L,求：向南前進的距離h為多少？到桌邊時向南的分速度vy（3）末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？例5.一質(zhì)子，質(zhì)量為m，電量為q以初速v0從平行板電容器中央水平射入，平行板長為L,兩板間電壓為U,板間距為d.求：（1）質(zhì)子射出兩板間時，沿電場方向的偏移量h為多少？（2）射出時質(zhì)子沿電場方向的分速度vy（3）射出時末速度方向與初速度方向間的速度偏轉(zhuǎn)角的正切為什么？師：大家看這三個問題，首先分析一下，這三個問題中質(zhì)點所受到的力是否具有相同的特征？如果具有相同的特征，他們相同的特征是什么？生甲：具有相同的特征，他們相同的特征是都受到大小方向都不變的恒力，且恒力方向都與初速度方向相垂直。師：再分析一下，這三個問題中質(zhì)點的運動特征是否相同？如果相同，那么他們都屬于哪一類型的運動？生乙：運動特征相同，他們都是平拋運動或與平拋運動具有相同特征的運動。師：這種運動特征與平拋運動相同的運動我們一般稱為類平拋運動，所以，帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運動的一種是類平拋運動。2·1·c·n·j·y師：那么，根據(jù)前面的結(jié)論，這三題的解法應(yīng)是相同的或相似的。師：根據(jù)平拋運動的知識，他們相同或相似的解法是什么？生甲：在第一題中，t=Lv0，h=QUOTE12gt2，所以h=gL22v02；vy=gt，所以vy=gLv0；tanθ=gtv0，所以，；對于第二題，加速度不再是特殊的g，而是普通的a，且a=Fm，所以只需要將上一題中的g全部換成Fm就行了。即：h=FL22mv02，vy=FLmv0，tanθ=FLmv02；第三題中，與第二題不同的是力F為電場力師：下面我們總結(jié)一下這里可以得出的結(jié)論：帶電粒子以垂直與勻強電場的初速度v0射入勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動是類平拋運動，可以用與平拋運動相似的規(guī)律和方法解題。注意，相當(dāng)于平拋運動中重力的是勻強電場的電場力，相當(dāng)于重力加速度g的加速度是由勻強電場的電場力產(chǎn)生的加速度a=Fm=Eqm=在電場力方向的偏移量為h=末速度在電場力方向的分量為vy=qUL末速度與初速度方向的夾角的正切為tanθ=qUL【板書】帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)1.帶電粒子以垂直與勻強電場的初速度v0射入勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動是類平拋運動，可以用與平拋運動相似的規(guī)律和方法解題，注意，相當(dāng)于平拋運動中重力的是勻強電場的電場力，相當(dāng)于重力加速度g的加速度是由勻強電場的電場力產(chǎn)生的加速度a=Fm=Eqm2.在電場力方向的偏移量為h=3.末速度在電場力方向的分量為vy=qUL4.末速度與初速度方向的夾角的正切為tanθ=qUL師：從前面這兩大類問題的解題規(guī)律和技巧的得到過程，可以看出：這個世界有很多東西是普遍聯(lián)系在一起的。那么剛才這些規(guī)律有什么運用呢？21·世紀(jì)*教育網(wǎng)師：建立在帶電粒子在電場中的勻變速直線運動和帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)這兩類問題為基礎(chǔ)的原理上的一種實驗儀器是示波管或稱示波器。這是這些規(guī)律的一種運用。下面我們來看看它。www-2-1-cnjy-com師：如圖甲，是示波器的原理圖。師：在電子槍中，是一個加速電場，即讓電子以為零的初速做勻加速直線運動，從而進入偏轉(zhuǎn)電極之間時有一個初速v0.而X-和Y-兩個偏轉(zhuǎn)電極中，實際上是水平方向和豎直方向兩個偏轉(zhuǎn)電場，可以讓電子在其中發(fā)生水平方向和豎直方向的偏轉(zhuǎn)，也就是做水平方向和豎直方向的類平拋運動。如果，沒有兩個偏轉(zhuǎn)電場，則電子將沿直線打到熒光屏上的中心O點。當(dāng)有X-方向的偏轉(zhuǎn)電場時，且X-電極接正向電壓，由于X高電勢，電子將向X方向偏移，打在熒光屏上的位置就會向X方向偏移；如果X-電極接負(fù)向電壓，由于高電勢，電子將向方向偏移，打在熒光屏上的位置就會向方向偏移。當(dāng)有Y-方向的偏轉(zhuǎn)電場時，且Y-電極接正向電壓，由于Y高電勢，電子將向Y方向偏移，打在熒光屏上的位置就會向Y方向偏移；如果Y-電極接負(fù)向電壓，由于高電勢，電子將向方向偏移，打在熒光屏上的位置就會向方向偏移。電子打在哪個地方，那個地方就會出現(xiàn)一個亮斑。所以電子打在熒光屏上的位置發(fā)生移動，亮斑就會相應(yīng)的移動，從而形成相應(yīng)的圖像。2-1-c-n-j-y師：示波器上一般有兩個信號輸入端口，一個X-輸入，一般接儀器自身鋸齒狀掃描電壓，如上圖中的丙所示；另一個是Y-輸入，一般外接要顯示波形的信號源電壓，比如要顯示正弦交流電的波形，就接正弦交流電壓，如上圖中的乙所示。21*cnjy*com師：下面我們用描點作圖法解說一下正弦交流電壓波形是如何顯示出來的。師：（用描點作圖法，在黑板上描點作圖，解釋示波器如何顯示正弦交流電壓波形。）【板書】示波器的原理師：（帶領(lǐng)學(xué)生回顧本節(jié)重點）布置作業(yè)課本問題與練習(xí)第1、2、3、4題板書設(shè)計第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動一．帶電粒子在電場中做勻變速直線運動1.用常規(guī)的勻變速直線運動問題的解決方法來解決，注意：（1）F=Eq；（2）E=Ud；2.v=2qUm二