10.5带电粒子在电场中的运动 导学案

《带电粒子在电场中的运动》导学案 　　一、学习目标 　　1．学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化； 　　2．学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化； 　　3．了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。 　　二、学习重难点 　　学习重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律。 　　学习难点：运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题。 　　三、自主学习过程 　　电场中的带电粒子一般可分为两类： 　　1．带电的基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量） 　　2．带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。 　　任务一：复习回顾 　　1．牛顿第二定律的内容： ； 　　2．动能定理的表达式： ； 　　3．平抛运动的处理方法： ； 　　4．静电力做功的计算方法： 。 　　任务二：学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化；学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化； 　　利用电场来改变或控制带电粒子的运动，最简单情况有两种，利用电场使带电粒子_____；利用电场使带电粒子_____。 　　（一）带电粒子的加速 　　1．请你阅读课本“带电粒子的加速”，完成下列问题： 　　问题：要使带电粒子在电场中只被加速而不改变运动方向该怎么办？ 　　答： 。 　　如教材图1．9-1所示，在真空中有一对平行金属板，由于接上电池组而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m，带正电荷q的粒子，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，计算它到达负极板时的速度。 　　解：结合图示推导，受力情况： ；运动情况： 。 　　方法一： 　　方法二： 　　2．请你和同学一起讨论教材“思考与讨论”中的问题。 　　3．请你在学会例题1的基础上，完成下例练习： 　　如图所示，两平行金属板间加一电压U，有一带正电荷q、质量为m的带电粒子在电场力的作用下以初速v0开始从正极板向负极板运动。则（1）带电粒子在电场中作什么运动？（2）粒子穿出负极板时的速度多大？（3）粒子穿出负极板后做什么运动？ 　　当分析出粒子做匀变速直线运动时，解决问题可用到的物理规律有：（1）牛顿定律结合运动学公式；（2）动能定理和动量定理。 　　（二）带电粒子的偏转 　　1．回忆平抛运动的相关知识： 　　水平方向： ； 　　竖直方向： ； 　　速度偏转： ； 　　位移偏转： ； 　　2．请你阅读“带电粒子的偏转”并独立推导例题2。 　　分析要点： 　　（1）动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动 （类平抛运动） 　　（2）运动的分析方法（看成类平抛运动）：沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动和沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动。 　　3．结合所学知识，请你自主分析推导。 　　如图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0。试求： 　　①粒子受力情况分析； 　　②粒子运动的加速度； 　　③带电粒子在电场中运动的时问t； 　　④粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离； 　　⑤粒子在离开电场时竖直方向的分速度； 　　⑥粒子在离开电场时的速度大小； 　　⑦粒子在离开电场时的偏转角度θ。 　　4．完成“问题与练习”第1，2，3，4，5题。 　　任务三：了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学 ... ...