專題二第2講勻變速直線運動規(guī)律在電磁學中的應用教案新部編本

1、精品教學教案設計| Excellent teaching plan教師學科教案20 -20學年度第一學期任教學科:任教年級:任教老師:xx市實驗學校精品教學教案設計| Excellent teaching plan第2講勻變速直線運動規(guī)律在電磁學中的應用一、要點回顧1 .兩等量同種點電荷的電場中，連線中點的場強為零，從連線中點沿中垂線延伸到無限遠，場強先變大后變小.2 .兩等量異種點電荷的電場中，連線上各點電場強度，以中點場強最小，連線的中垂線 為等勢線.以無窮遠電勢為 0,中垂線的電勢等于 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，場強不變4 .在勻強電場中，任意兩點連線

2、中點的電勢等于這兩點電勢的平均值.5 .E=U/d只適用于勻強電場，式中 d為沿電場線方向上兩點的距離.6 .若帶電粒子在有洛倫茲力作用的復合場中做直線運動，此運動一定是勻速直線運動.二、方法指導在從題給的條件出發(fā)， 根據(jù)電磁力的特點， 認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，勻變速直線運動規(guī)律在電磁學中的應用問題就轉(zhuǎn)化為勻變速直線 運動規(guī)律在力學中的應用問題.后續(xù)的解題方法與力學中的物體平衡問題解題方法相同，要注意以下三點：(1)正確分析研究對象的受力情況；(2)把握不同場對電荷作用的特點與差異；(3)認真分析運動的詳細過程充分挖掘隱含的有效信息.三、問題突破1

3、.電荷在勻強電場中的勻變速運動問題【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，并且中心有一個小孔，通過這個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，即第一個電子到達B板后再發(fā)射第二個電子，并且所有到達板的電子都留在B板上.隨著電子的射入，兩極板間的電勢差逐漸增加， 直至達到一個穩(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，兩板的距離為 d.(1)當板上聚集了 n個射來的電子時，兩板間電場的場強E多大？(2)最多能有多少個電子到達 B板？(3)到達B板的第一個電

4、子在兩板間運動的時間和最后一個電子在兩板間運動的時間各 是多少？二者時間差是多少？，一 QU 【切入點】帶電平行板電容器的板間電場是勻強電場，U=k E=電子在其中的運動為勻C d變速直線運動.Q neU=-=U C C其內(nèi)部場強U neE= d= Cd；(2)設最多能聚集n'個電子，此后再射入的電子未到達B板時速度已減為零,由 v2=2ad, a =, E'm則有:v2=2n' e2mCdd,得 n'n' e "C? CmV【解析】(1)當B板上聚集了 n個射來的電子時，兩板間的電壓育人猶如春風化雨，授業(yè)不惜蠟炬成灰(3)第一個電子在兩板間做

5、勻速運動，運動時間為 ti = d/v。，最后一個電子在兩板間做勻減速運動，到達B板時速度為零，運動時間為t2= 2d/v。，二者時間差為 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運動【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(遠小于板的長和寬), 在兩板之間有一個帶負電的質(zhì)點P,質(zhì)量為0.1g,已知若在A、B間加電壓U0=20V,則質(zhì)點P可以保持靜止，現(xiàn)在 A、B間加上如圖乙所示的隨時間t變化的電壓，U=2U0在t時質(zhì)點P位于A、B間的中點處，且初速度為零，質(zhì)點P能=0在A、B之間以最大幅度上下運動 而又不與兩板相碰，并且以后

6、每次經(jīng)過A、B間的中點時速度最大(質(zhì)點開始從中點上升到最高點，及以后每次從最高點到最低點或從最低點到最高點的過程中，電壓只改變一次).(g=10m/s2 ,)求: 質(zhì)點的帶電量q；(2)質(zhì)點從A、B間的中點第一次上升到最高點的時間 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)點加速度2qU 0 mga -d gm欲使質(zhì)點最大幅度上下運動，則其到最高點速度必為零,質(zhì)點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【點評】帶電粒子在周期性變化

7、的電場中的運動情況較復雜，解題的關鍵主要是：分析粒子運動的各個過程的受力情況、運動情況；根據(jù)運動情況選擇適當?shù)奈锢硪?guī)律， 如牛頓第二定 律、運動學公式等列方程求解.3 .電磁導軌中的勻變速運動問題【例3】如圖甲所示，一對平行光滑導軌，放在水平面上，兩導軌間的距離 L=0.20m,電阻R=1.0Q;有一導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,整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中，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，使之做勻加速運動，測得力F與時間t的關系如圖乙所示.求桿的質(zhì)量m和加速度a.【切入點】切割磁感線的棒相當于電源，從圖象獲 得外力F信息.【解析】導體桿在軌道上做初速度為零的勻加速直線運動，用 v表示瞬時速度，t表示時間，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為：E BLv BLat閉合回路中的感 應電流為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 由圖線上取兩點代入上式，可解得質(zhì)量 m 0.1