物理選修《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》導(dǎo)學(xué)案(含答案)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載選修 3-11.9 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)1、理解帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能分析解決加速和偏轉(zhuǎn)方向的問(wèn)題2、知道示波管的構(gòu)造和基本原理二、預(yù)習(xí)內(nèi)容1、帶電粒子在電場(chǎng)中加速，應(yīng)用動(dòng)能定理，即所以vv022qU / m2、（1）帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析處理方法，類(lèi)似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析處理，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解的知識(shí)。離開(kāi)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間。離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量。離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度的大小。以及離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角。（2）若電荷先經(jīng)電場(chǎng)加速然后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則y=tan（U1 為加速電壓， U2 為偏轉(zhuǎn)電壓）3、處理帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的方法（1）等效法

2、：（2）分解法：帶電微粒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)這種較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，可分解成沿初速方向的 和沿電場(chǎng)力方向的 來(lái)分析、處理。課內(nèi)探究一學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)過(guò)程分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、推理能力二學(xué)習(xí)過(guò)程1 引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)回顧相關(guān)知識(shí)（1）牛頓第二定律的內(nèi)容是（2）動(dòng)能定理的表達(dá)式是（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí) :1?2.2、帶電粒子的加速提出問(wèn)題要使帶電粒子在電場(chǎng)中只被加速而不改變運(yùn)動(dòng)方向該怎么辦?學(xué)生探究活動(dòng)：結(jié)合相關(guān)知識(shí)提出設(shè)計(jì)方案并互相討論其可行性。學(xué)生介紹自己的設(shè)計(jì)方案。師生互動(dòng)歸納：方案1。2：。學(xué)習(xí)必備歡迎下載可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開(kāi)始被加速時(shí)獲得的速度為：qU2qUvt=2dmd

3、m深入探究：（1）結(jié)合牛頓第二定律及動(dòng)能定理中做功條件 （ W=Fscos恒力 W=Uq 任何電場(chǎng)）討論各方法的實(shí)用性。（2）若初速度為 v0（不等于零），推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式。學(xué)生活動(dòng)：思考討論，列式推導(dǎo)3、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)教師投影：如圖所示，電子以初速度 v0 垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)電場(chǎng)中問(wèn)題討論：（1）分析帶電粒子的受力情況。（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運(yùn)動(dòng)類(lèi)似，這種運(yùn)動(dòng)的研究方法是什么?（3）你能類(lèi)比得到帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的研究方法嗎?學(xué)生活動(dòng)：討論并回答上述問(wèn)題：深入探究：如右圖所示，設(shè)電荷帶電荷量為 q，平行板長(zhǎng)為 L ，兩板間距為 d，電勢(shì)差為 U ，初速為 v0試求：（ 1）帶電粒

4、子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t。（ 2）粒子運(yùn)動(dòng)的加速度。（ 3）粒子受力情況分析。（ 4）粒子在射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離。（ 5）粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的分速度。（ 6）粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度大小。（ 7）粒子在離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度 。學(xué)習(xí)必備歡迎下載拓展：若帶電粒子的初速 v0 是在電場(chǎng)的電勢(shì)差 U 1 下加速而來(lái)的（從零開(kāi)始） ，那么上面的結(jié)果又如何呢 ?（ y， ）學(xué)生活動(dòng)：結(jié)合所學(xué)知識(shí)，自主分析推導(dǎo)。UL=arctan2U 1 d與 q、m 無(wú)關(guān)。3、示波管的原理出示示波器，教師演示操作光屏上的亮斑及變化。掃描及變化。豎直方向的偏移并調(diào)節(jié)使之變化。機(jī)內(nèi)提供的正弦電壓觀察及變化的觀察

5、。學(xué)生活動(dòng)：觀察示波器的現(xiàn)象。三、反思總結(jié)12四、當(dāng)堂檢測(cè)1、如圖所示，水平安放的 A 、 B 兩平行板相距 h，上板 A 帶正電，現(xiàn)有質(zhì)量 m ，帶電量為 +q 的小球，在 B 板下方距離 H 處，以初速 v 0 豎直向上從 B 板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng)，欲使小球剛好能到A 板，則 A 、B 間電勢(shì)差 UAB=。2、質(zhì)子 11 H 和粒子 24 He 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，通過(guò)相同位移時(shí)，它們的動(dòng)能比為，所用時(shí)間比為。3、一個(gè)電子以3.2× 106m/s 的初速度沿電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中飛行了 9.1×10-7s 后開(kāi)始返回，則勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為，電子在勻強(qiáng)電

6、場(chǎng)中從進(jìn)入到返回原處所通過(guò)的路程為。課后練習(xí)與提高1、粒子和質(zhì)子以相同速度垂直于電場(chǎng)線進(jìn)入兩平行板間勻強(qiáng)電場(chǎng)中，設(shè)都能飛出電場(chǎng)，則它們離開(kāi)勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，側(cè)向位移之比y:y H =，動(dòng)能增量之比EK:EKH=。2、如圖所示，水平平行金屬板 A 、B 間距為 d ，帶電質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量為 m ，電荷量為 q ，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)以速率 v 從兩極板中央處于水平飛入兩極間，兩極不加電壓時(shí)，恰好從下板邊緣飛出，若給A、B 兩極加一電壓 U ，則恰好從上板邊緣飛出，那么所加電壓U=。3、如圖所示，電子的電荷量為 e，質(zhì)量為 m ，以 v 0的速度沿與場(chǎng)強(qiáng)垂直的方向從 A 點(diǎn)飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，并從另一側(cè)B 點(diǎn)沿與場(chǎng)強(qiáng)方向成 150

7、°角飛出。則 A 、 B 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為。學(xué)習(xí)必備歡迎下載課內(nèi)探究學(xué)案1（ 1） a=F 合 / m（注意是 F 合 ）（2）W 合=Ek= Ek 2Ek1 （注意是合力做的功）（3）平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)2 方案 1： v0=0，僅受電場(chǎng)力就會(huì)做加速運(yùn)動(dòng)，可達(dá)到目的。方案 2： v00，僅受電場(chǎng)力，電場(chǎng)力的方向應(yīng)同v0 同向才能達(dá)到加速的目的。3 解：由于帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受力僅有電場(chǎng)力（與初速度垂直且恒定），不考慮重力，故帶電粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t= Lv0加速度a= Eq =qU/mdm豎直方向的偏轉(zhuǎn)距離：y= 1 at2= 1 Uq ( L ) 2qL2U .22 md v02mv02 d學(xué)習(xí)必備歡迎下載粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度為v1=at=Uq Lmd v0速度為：v=v12v02( Uq L )2v02md v0粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度 為：v1qLarctanqLtan =UU .v0mv02 dmv02 d三反思總結(jié)1帶電粒子的加速 功能關(guān)系分析：粒子只受電場(chǎng)力作用，動(dòng)能變化量等于電勢(shì)能的變化量qU1mv2 (初速度為零 )； qU1mv21mv02 此式適用于一切電場(chǎng)2222帶電粒子的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分析方法(看成類(lèi)平拋