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視頻標簽：帶電粒子,電場中的運動
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修3-1第一章第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動- 天津市優(yōu)課
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人教版高中物理選修3-1第一章第九節(jié)帶電粒子在電場中的運動- 天津市優(yōu)課
《帶電粒子在電場中的運動》教學設(shè)計
一、任務分析
1、內(nèi)容分析：本節(jié)課要學的內(nèi)容帶電粒子在電場中的運動規(guī)律指的是分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題，其核心是加速和偏轉(zhuǎn)方向的問題。
2、課標分析：本節(jié)課選自于普通高中課程標準實驗人民教育出版社出版的新課標物理選修3-1，它是高中物理有史以來的第一次課改，在課改過后它是從學生的角度出發(fā)，它的每一個模塊在這節(jié)課中占有很重要的地位。
3、教材分析：這節(jié)課是選修3-1第一章中的第九節(jié)，所以在引入新的知識的時候，我們又要用到前面的知識，是前面知識的應用，同時又由于它還與電學有密切的聯(lián)系,所以在本學科有重要的地位，并有一定的作用,是本學科的核心內(nèi)容。 二、對象分析
對象心理分析：學生在強烈興趣（視頻引入）的驅(qū)使下，利用已有知識進行新規(guī)律的探究，既有挑戰(zhàn)性，也有成就感。同時在見到新的模型，又有一定的害怕心理。 知識和能力分析：學生熟悉自由落體運動規(guī)律；理解粒子在電場中的受力特征和功能關(guān)系；平時教學中，注重“猜想－模型分析－自己總結(jié)經(jīng)驗”學生已經(jīng)具備這樣的能力。 三、設(shè)計思想
本節(jié)課主要采用講授法的教學方法，以教師為主導，學生為主體，思維訓練為主線，通過實驗演示創(chuàng)設(shè)物理情景，激發(fā)學生興趣，同時也利于老師講解和學生的接受。通過恰當?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應用，點撥了學生分析問題方法和思路。引導學生進行分析,討論,歸納,總結(jié),使學生動口,動腦,動手,親身參與 獲取知識,提高學生的綜合素質(zhì)。本堂課的教學內(nèi)容是帶電粒子在電場中的加速、偏轉(zhuǎn)，其中先復習回顧了本章的重點公式，以及物體運動形式的分類和條件。主要以課上板書的形式，引導學生獨立思考、推導帶電粒子在加速電場中運動形式，末速度，再以該速度進入偏轉(zhuǎn)電場，分析帶電粒子的運動形式——平拋運動，結(jié)合復習曲線運動的分析方法，化曲為直，分解成水平豎直兩個方向的分運動，再根據(jù)運動學方程寫出加速度a、運動時間t，飛出電場時的側(cè)移量y,
以及末速度與水平方向的夾角——速度偏轉(zhuǎn)角正切值。綜合分析最后兩個物理量的決定式，總結(jié)規(guī)律：同種電荷的粒子（不計重力）經(jīng)過同一加速電場，再經(jīng)過同一偏轉(zhuǎn)電場，粒子運動軌跡相同。再分析最后兩個物理量之間的關(guān)系，不難得到側(cè)移量與速度偏轉(zhuǎn)角正切值的關(guān)系，得出粒子的運動軌跡好像是從偏轉(zhuǎn)電場中點沿末速方向直線飛出。 四、教學目標
1、學會用動能定理處理帶電粒子在電場中的加速問題。 2、會用平拋運動的處理方法分析帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)。 3、鞏固力學中解決動力學問題的基本方法。 五、重點難點
重點：帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律。 難點：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題和應用。 六、教學過程
帶電粒子在電場中的運動——加速、偏轉(zhuǎn)
復習一：靜電場基本公式及其適用范圍：
①求電場； ②求電勢能； ③求電勢； ④求電勢差； ⑤求靜電力做功。 E= ( ) EPA= ϕA= UAB= ( ) WEAB= ( ) E= ( ) EPA= ϕA= UAB= ( ) WEAB= ( ) E= ( ) UAB= ( ) 復習二：請?zhí)顚戇\動性質(zhì)的條件，并舉例。
注意區(qū)分：
帶電體：一般 重力。如帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等，質(zhì)量較大，處理問題時重力不能忽略．
帶電粒子：一般 重力。如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等微觀粒子，它們的重力遠小于電場力，處理問題時可以忽略它們的重力。 一、帶電粒子的加速
1、在真空中有一對平行金屬板，由于接在電池組上而帶電，兩板間的電勢差為
U1，若一個質(zhì)量為m、帶正電荷q的質(zhì)子，在電場力的作用下由靜止開始從正極
板向負極板運動，板間距為d1。
(1)帶電粒子在電場中受哪些力作用？重力能否忽略不計？ (2)粒子在電場中做何種運動？ (3)計算粒子到達負極板時的速度v0？
二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)
2、如圖所示，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強電場，將上一題中的質(zhì)子以速度v0水平射入兩極板間。 (1)粒子受力情況怎樣？做什么性質(zhì)的運動？
(2)若板長為L，板間電壓為U2，板間距為d，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，求粒子的加速度和通過電場的時間。
(3)當粒子離開電場時，粒子水平方向和豎直方向的速度分別為多大？合速度與初速度方向的夾角θ的正切值為多少？
(4)粒子沿電場方向的偏移量y為多少？(5)速度的偏轉(zhuǎn)角與位移和水平方向的夾角是否相同？
(6)質(zhì)子在偏轉(zhuǎn)運動過程中動能的增量是多少？
(7)第一秒，第二秒，第三秒內(nèi)動能增量之比為：
3、當質(zhì)子離開偏轉(zhuǎn)電場以后，在右側(cè)相距L1處加一光屏承接粒子，求此時的側(cè)移量為多少？
三、習題訓練
練習1：①若氫核（ ）
、氘核（ ）、氚核（ ）三種粒子由靜止出發(fā)經(jīng)過同一電場加速，再經(jīng)過同一電場偏轉(zhuǎn)后，側(cè)移量之比=？速度偏轉(zhuǎn)角什么關(guān)系？
②若氕、氘、氚三種粒子以相同的速度射入偏轉(zhuǎn)電場,飛出時側(cè)移y之比 =？
③若氕、氘、氚以相同的動能射入偏轉(zhuǎn)電場,飛出時側(cè)移y之比 =？
練習2：如圖所示,豎直放置的一對平行金屬板間的電勢差為U1,水平放置的一對平行金屬板間的電勢差為U2. 一電子由靜止開始經(jīng)U1加速后,進入水平放置的金屬板間,剛好從下板邊緣射出.不計電子重力.下列說法正確的是( )
H11H2
1H31
A.增大U1,電子一定打在金屬板上 B.減少U1,電子一定打在金屬板上 C.減少U2,電子一定能從水平金屬板間射出 D.增大U2,電子一定能從水平金屬板間射出
練習3：如圖所示，有三個質(zhì)量相等，分別帶正電，負電和不帶電的小球，從上、下帶電平行金屬板間的P點.以相同速率垂直電場方向射入電場，它們分別落到A、B、C三點，則 （ ）
A.A帶正電、B不帶電、C帶負電 B.三小球在電場中運動時間相等 C.在電場中加速度的關(guān)系是aC>aB>aA D.到達正極板時動能關(guān)系EA>EB>EC
練習4：如圖,電容器和電源連接后再與電源斷開.帶電粒子以平行于極板的速度從左側(cè)中央飛入勻強電場,恰能從右側(cè)擦極板邊緣飛出電場,(重力不計), 若粒子的初動能變?yōu)樵瓉淼?倍,而仍能擦極板邊緣飛出,可采取的措施為： A、將兩板的長度變?yōu)樵瓉淼?倍 B、將板間距離變?yōu)樵瓉淼囊话?nbsp; C、將兩板的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍 D、以上措施均不對
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