帶電粒子在勻強電場中的運動
教學目標
知識目標
1、理解規(guī)律——只受電場力,帶電粒子做勻變速運動.重點掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動.
2、知道示波管的構造和原理.
能力目標
1、滲透物理學方法的教育,讓學生學習運用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素的科學的研究方法.
2、提高學生的分析推理能力.
情感目標
通過本節(jié)內(nèi)容的學習,培養(yǎng)學生科學研究的意志品質(zhì).
教學建議
本節(jié)內(nèi)容是電場一章中非常重要的知識點,里面涉及到電學與力學知識的綜合運用,因此教師在講解時,一是注意對力學知識的有效復習,以便于知識的遷移,另外,由于帶電粒子在電場中的運動公式比較復雜,所以教學中需要注意使學生掌握解題的思維和方法,而不要一味的強調(diào)公式的記憶.
在講解時要滲透物理學方法的教育,讓學生學習運用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素(忽略帶電粒子的重力)的科學的研究方法.
關于示波管的講解,教材中介紹的非常詳細,教師需要重點強調(diào)其工作原理,讓學生理解加速和偏轉(zhuǎn)問題——帶電粒子在電場中加速偏轉(zhuǎn)的實際應用.
教學設計示例
第九節(jié)
1、帶電粒子的'加速
教師講解:這節(jié)課我們研究,關于運動,在前面的學習中我們已經(jīng)研究過了:物體在力的作用下,運動狀態(tài)發(fā)生了改變,同樣,對于電場中的帶電粒子而言,受到電場力的作用,那么它的運動情況又是怎樣的呢?帶電粒子在電場中運動的過程中,電場力做的功大小為,帶電粒子到達極板時動能,根據(jù)動能定理,,這個公式是利用能量關系得到的,不僅使用于勻強電場,而且適用于任何其它電場.
分析課本113頁的例題1.
2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
根據(jù)能量的關系,我們可以得到帶電粒子在任何電場中的運動的初末狀態(tài),下面,我們針對勻強電場具體研究一下帶電粒子在電場中的運動情況.
。ń處煶鍪緢D片)為了方便研究,我們選用勻強電場:平行兩個帶電極板之間的電場就是勻強電場.
、偃魩щ娏W釉陔妶鲋兴芎狭榱銜r,即時,粒子將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài).
帶電粒子處于靜止狀態(tài),,,所受重力豎直向下,場強方向豎直向下,帶電體帶負電,所以所受電場力豎直向上.
、谌羟遗c初速度方向在同一直線上,帶電粒子將做加速或減速直線運動.(變速直線運動)
A、打入正電荷,將做勻加速直線運動.
B、打入負電荷,由于重力極小,可以忽略,電荷只受到電場力作用,將做勻減速直線運動.
③若,且與初速度方向有夾角,帶電粒子將做曲線運動.,合外力豎直向下,帶電粒子做勻變速曲線運動.(如下圖所示)
注意:若不計重力,初速度,帶電粒子將在電場中做類平拋運動.
復習:物體在只受重力的作用下,以一定水平速度拋出,物體的實際運動為這兩種運動的合運動.水平方向上不受力作用,做勻速直線運動,豎直方向上只受重力,做初速度為零的自由落體運動.
水平方向:
豎直方向:
與此相似,當忽略帶電粒子的重力時,且,帶電粒子在電場中將做類平拋運動.與平拋運動區(qū)別的只是在沿著電場方向上,帶電粒子做加速度為的勻變速直線運動.
例題講解:已知,平行兩個電極板間距為d,板長為l,初速度,板間電壓為U,帶電粒子質(zhì)量為m,帶電量為+q.分析帶電粒子的運動情況:
①粒子在與電場方向垂直的方向上做勻速直線運動,;在沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動,,稱為側移.若粒子能穿過電場,而不打在極板上,側移量為多少呢?
②射出時的末速度與初速度的夾角稱為偏向角.
、鄯聪蜓娱L線與延長線的交點在處.
證明:
。
注意:以上結論均適用于帶電粒子能從電場中穿出的情況.如果帶電粒子沒有從電場中穿出,此時不再等于板長l,應根據(jù)情況進行分析.
得到了帶電粒子在勻強電場中的基本運動情況,下面,我們看看其實際的應用示例.
3、示波管的原理:
學生首先自己研究,對照例題,自學完成,教師可以通過放映有關示波器的視頻資料加深學生對本節(jié)內(nèi)容的理解.
4、教師總結:
教師講解:本節(jié)內(nèi)容是關于情況,是電學和力學知識的綜合,帶電粒子在電場中的運動,常見的有加速、減速、偏轉(zhuǎn)、圓運動等等,規(guī)律跟力學是相同的,只是在分析物體受力時,注意分析電場力,同時注意:為了方便問題的研究,對于微觀粒子的電荷,因為重力非常小,我們可以忽略不計.對于示波管,實際就是帶電粒子在電場中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實際應用.
5、布置課后作業(yè)
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