19《帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)》導(dǎo)學(xué)案

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1、課時(shí)1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 謀程學(xué)習(xí)目標(biāo) i. 學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力、電場(chǎng)強(qiáng)度等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度、位移等變化規(guī)律。 學(xué)習(xí)運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)面等概念研究帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律。 3.了解示波管的工作原理，體會(huì)電場(chǎng)知識(shí)在科技中的運(yùn)用。 知識(shí)體系梳理 壯知識(shí)記蛆與理解- M頊學(xué)區(qū)，不普不講 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速真空中有一對(duì)平行板，A板接電源的正極日板接電源的負(fù)極，兩極板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。在兩板間若要加 速一個(gè)電子，獲得最大的速度，該電子應(yīng)從①極板釋放。若極板間電勢(shì)差為U,電子質(zhì)量為m電荷量為q,加 速后的最大速度為

2、②。 2. 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1) 進(jìn)入電場(chǎng)的方式：以初速度2③電場(chǎng)線進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。 (2) 受力特點(diǎn)：靜電力大小④，且方向與初速度V。的方向⑤。 (3) 運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：做⑥，與力學(xué)中的平拋運(yùn)動(dòng)類似，故稱作⑦。 (4) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 垂直電場(chǎng)方向 速度:?3=⑧?? (一 位移:??:⑨??t運(yùn)動(dòng) 平行電場(chǎng)方向 速度:???=at=⑩ '位移:??=2a??=? ｛偏轉(zhuǎn)角度:tan??=? 3. 示波管 (1) 示波器的核心部件是示波管，示波管是真空管，主要由三部分組成，這三部分分別是?o 工作原理:通過(guò)燈絲發(fā)射的電子在電子槍陰極和陽(yáng)極間受靜電力的作用

3、被?，形成電子束，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電極YY'、XX'。電子束在YY'、XX'中受到靜電力的作用，發(fā)生妙，打到熒光屏上形成亮斑。 恩維探究與創(chuàng)新-導(dǎo)學(xué)區(qū)，不識(shí)不講 重點(diǎn)推點(diǎn)探究 主題1：帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 閱讀教材中“帶電粒子的加速"部分的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題。 (1) 教材中對(duì)圖1.9-1(計(jì)算粒子到達(dá)另一個(gè)極板時(shí)的速度)情形是從功能轉(zhuǎn)化角度運(yùn)用動(dòng)能定理分析的你能否利用牛頓第二定律從動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行分析？ (2)如果帶電粒子不是由靜止開(kāi)始，而是以初速度w從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率是多少？如果沿著不同的路線，到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率相等嗎？ 主題2:類平拋運(yùn)動(dòng) 閱讀教材中“帶電粒

4、子的偏轉(zhuǎn)"和例題2中的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題。 例題2中帶電粒子在電場(chǎng)中受到的靜電力是恒力嗎？為什么？粒子受到的靜電力的方向與其初速度的方向是什么關(guān)系？ 把帶電粒子在偏轉(zhuǎn)電極中的運(yùn)動(dòng)與研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法進(jìn)行類比。為什么我們常把垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)叫作類平拋運(yùn)動(dòng)，它與平拋運(yùn)動(dòng)有哪些相似之處？又有哪些不同之處？ 主題3:帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1) 在例題2中電子射出極板后將做什么運(yùn)動(dòng)？是否仍然可以用分運(yùn)動(dòng)的合成來(lái)研究其在電場(chǎng)外的運(yùn)動(dòng) 在例題2中,電子穿出極板的時(shí)間為t=￡？如果增大極板間電勢(shì)差U,電子是否可能飛不出極板？如果0飛不出極板，電子將落在哪里？電子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由哪些量

5、決定？ 主題4:示波管的原理 閱讀教材中“示波管的原理”的內(nèi)容，回答下列問(wèn)題 示波管的TH?點(diǎn)理圖 如果建立如圖坐標(biāo)系把熒光屏分為四個(gè)象限，那么要電子打在第I、口、m、w象限，應(yīng)該分別在YY'、XX'上加什么樣的電壓？ 如果XX'上不加電壓，僅在YY'上加變化的電壓，那么熒光屏上的亮斑將會(huì)在什么位置移動(dòng)？如果同時(shí)在XX'上加上鋸齒形掃描電壓，將會(huì)起到什么效果？ %技能應(yīng)用與拓展_第二層蝶■"董因孕區(qū)，不蛛不講 卜基礎(chǔ)智能檢測(cè) 1. 下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，粒子速度最大的是() 2. A質(zhì)子B.覺(jué)核C.氮核D.鈉離子Na圖示是示波管的原理圖，下列

6、說(shuō)法正確的是()。 A. 示波管內(nèi)要抽成真空 B. 電子槍兩極間可接交流電壓 G在偏轉(zhuǎn)電極XX'加上偏轉(zhuǎn)電壓會(huì)使電子在水平方向發(fā)生偏轉(zhuǎn) 3. D.通過(guò)熒光屏上出現(xiàn)的亮斑才能顯現(xiàn)電子的位置一帶電粒子在電場(chǎng)中只受靜電力作用時(shí)，它不可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是（）。 A勻速直線運(yùn)動(dòng)B.勻加速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.勻速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示，一質(zhì)量為4.0x10-15kg、電荷量為2.0x10-9C的帶正電質(zhì)點(diǎn)，以4.0x104m/s的速度垂直于電場(chǎng)方向從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，并從b點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域。離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為5.0x104m/s,由此可知，電場(chǎng)中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差4a-4b=

7、V;帶電質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度在電場(chǎng)方向上的分量為m/s。（不考慮重力作用）jUjbt姬疊＞4^■ftK虎/比全新視角拓展拓展一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速 如圖所示，在點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中有AB兩點(diǎn)，將質(zhì)子和a粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)B點(diǎn)時(shí),它們的速度大小之比為多少?（a粒子是指失去電子的氮核）拓展二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析 如圖所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為L(zhǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在與右側(cè)虛線相距也為L(zhǎng)處有一與電場(chǎng)平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子（重力不計(jì)），以垂直于電場(chǎng)線方向的初速度V。射入電場(chǎng)中，V0方向的延長(zhǎng)線與屏的交點(diǎn)為。試求： （

8、1）粒子從射入到打在屏上所用的時(shí)間。 （2）粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值tanao （3）粒子打在屏上的點(diǎn)P到點(diǎn)O的距離X。 尊結(jié)評(píng)價(jià)與反思鼠學(xué)區(qū),不既不覽忌拱將弟牝形魚(yú)璃此思維導(dǎo)圖構(gòu)建 帶電粒子的加速:????-(適用于任何電場(chǎng)) 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)？軸:??=??t2 (類平拋運(yùn)動(dòng))？?由:??=2a??=｛示波管的原理*9 學(xué)習(xí)體驗(yàn)分享 答案課時(shí)1.9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)體系梳理①昭3??富垂直于④不變⑤垂直⑥勻變速曲線運(yùn)動(dòng)⑦類平拋運(yùn)動(dòng)⑧V0⑨V0t@^??????2??????? .??????-■;.….-.、

9、…”??????'”電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、災(zāi)光屏，網(wǎng)加速'1，偏轉(zhuǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)探究主題1:(1)從動(dòng)力學(xué)角度分析，粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中受到的靜電力F=Eq=??^a=??V=2ad得v=Q??。？ 121(2)如果帶電粒子不是由靜止開(kāi)始，而是以初速度W從正極板向負(fù)極板E幼，則有2mv-2R??2=qU因此到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速率v=S?2+2????靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)，所以如果沿著不同的路線，達(dá)到負(fù)極板時(shí)的速率相等。 主題2:(1)由于兩平行板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以帶電粒子在極板間受到恒定的靜電力作用，靜電力的方向與粒子射入電場(chǎng)中時(shí)的初速度方向垂直。 (2)垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)的帶電粒子受到的靜電力與重力

10、類似，是大小、方向不變的恒力，且與其初速度方向垂直,帶電粒子必沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在初速度方向上不受力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以把它叫作類平拋運(yùn)動(dòng)。不同之處在于，我們高中階段研究重力場(chǎng)一般認(rèn)為是沒(méi)有邊際的，在同一地點(diǎn)不同重物的加速度都是相同的；勻強(qiáng)電場(chǎng)則一般是有邊界的，并且電場(chǎng)可能改變，不同帶電粒子的質(zhì)量、所帶電荷量都有可能不同，因此在研究帶電粒子的類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)需要考慮更多的實(shí)際問(wèn)題。 主題3:(1)電子射出電場(chǎng)后不再受到靜電力的作用，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。其后的運(yùn)動(dòng)也可以看作是x方向速度為V。的勻速直線運(yùn)動(dòng)與y方向速度為vM勺勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。 (2)如果增大極板間的電勢(shì)

11、差U,就會(huì)增大電場(chǎng)強(qiáng)度E,使電子受到的靜電力F增大，電子有可能飛不出極板。 如果飛不出極板，那么電子將落在Y極板上，它在y方向的位移就是其進(jìn)入電場(chǎng)瞬間離Y極板的距離d',由 ????????..一. d'=云與a=??朔知電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由d'、U、d等量決定。 主題4:(1)如果使X正X'負(fù)、Y正Y'負(fù),則電子打在第I象限;如果使X負(fù)X'正、Y正Y'負(fù),則電子打在第H象限;如果使X負(fù)X'正、丫負(fù)Y'正,則電子打在第HI象限;如果使X正X'負(fù)、丫負(fù)Y'正,則電子打在第W象限。 (2)如果XX'上不加電壓，僅在YY'上加變化的電壓，那么熒光屏上的亮斑將會(huì)在Y軸上上下移動(dòng)。如果同時(shí)在XX'

12、上加上鋸齒形掃描電壓，將會(huì)使亮斑在Y方向移動(dòng)的同時(shí)也在X方向移動(dòng)，也就可以看出YY'上電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律。 基礎(chǔ)智能檢測(cè)1.A2.ACD3A9003x104全新視角拓展1.V2:1［解析］質(zhì)子和a粒子都是正離子，從A點(diǎn)釋放后，受靜電力作用加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,由動(dòng)能定理，對(duì)質(zhì)子?m??2=qHU所以竺=忠竺=提三〃is??v????h2乂11 aan2.(哈 ?????? (2)???02,c、3???務(wù)? (3)2????2［解析］(1)根據(jù)題意，粒子在垂直于電場(chǎng)線的方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子從射入到打在屏上所用的時(shí)間???? ，粒子在電場(chǎng)中的加速度：a=?? t=?0? (2)設(shè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)沿平行電場(chǎng)線方向的速度為Vy，根據(jù)牛頓第二定律 ???????? 則們=印?0=頑所以粒子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度方向與初速度方向間夾角的正切值 tan ?如??????a=&=???02° ,-,1,??21???2???????? (3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)距離為y，則y=^a(商)=2,布?2=2????23???務(wù)? 解法一：x=y+Ltan也，解礙x=2????2。 ??.3?????? 解法一：x=vy&+y云?藩。 ??2 一,????+23????2?? 解法二：由m=^2礙x=3y^^2o