人教版高中物理选修3-1教案：第一章 第9节 带电粒子在电场中的运动（2份打包）

第一章 静电场 第9节　　带电粒子在电场中的运动 【课前准备】 【课型】新授课 【课时】2课时 【教学三维目标】 （一）知识与技能 1.理解带电粒子在电场中的运动规律，只受电场力时，带电粒子做匀变速运动． 2.重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动). （二）过程与方法[来源:学&科&网] 培养学生观察、分析、表达及应用物理知识解决实际问题的能力，进一步养成科学思维的方法. （三）情感态度与价值观 培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用. 【教学重点难点】 重点：带电粒子在电场中的加速和偏转 难点：带电粒子在电场中的加速和偏转的应用 【教学方法】理论、讲授、讨论分析 【教学过程】 【复习引入】 【提问】物体在重力场中所受的力有哪些？ 【回答】只受重力 【提问】在重力的作用做什么运动（不考虑空气阻力）？ 【回答】自由落体运动[来源:学科网ZXXK] 【提问】运用牛顿第二定律和运动学公式求出物体的速度？ 【回答】 F合=mg F合=ma a=g v2 =2gh 【提问】在运动的过程中的能量如何转化？ 【回答】重力做功重力势能转化成动能 【提问】用动能定理导出下落高度h与物体速度v之间的关系？ 【回答】 【展示】北京正负电子对撞机[来源:学科网] 【解释】带电粒子：一般是指电子、质子及其某些离子或原子核等微观的带电体 【说明】 “带电粒子”一般是指电子、质子及其某些离子或原子核等微观的带电体，它们的质量都很小，例如：电子的质量仅为0.91×10-30Kg、质子的质量也只有1.67×10-27Kg．（有些离子和原子核的质量虽比电子、质子的质量大一些，但从“数量级”上来盾，仍然是很小的．）如果近似地取g=10m/s2，则电子所受的重力也仅仅是meg=0.91×10-30×10N=0.91×10-29N．但是电子的电量都为q=1.60×10-19C（虽然也很小，但相对而言10-19比10-30就大了10-11倍），如果一个电子处于E=1.0×104N/C的匀强电场中（此电场的场强并不很大），那这个电子所受的电场力F=qE=1.60×10-19×1.0×104N=1.6×10-15N，看起来虽然也很小，但是比起前面算出的重力就大多了（从“数量级”比较，电场力比重力大了1014倍），由此可知：电子在不很强的匀强电场中，它所受的电场力也远大于它所受的重力——qE>>meg．所以在处理微观带电粒子在匀强电场中运动的问题时，一般都可忽略重力的影响．有时研究的问题不是微观带电粒子，而是宏观带电物体，那就不允许忽略重力影响了．例如：一个质量为1mg的宏观颗粒，变换单位后是1×10-6Kg，它所受的重力约为mg=1×10-5N，有可能比它所受的电场力还大，因此就不能再忽略重力的影响了． 【总结】带电粒子的重力问题 1． 微观粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确暗示以外一般都忽略重力． 2． 带电颗粒：如尘埃、液滴、小球等，除有说明或明确暗示外一般都要考虑重力． 一、带电粒子的加速 【提问】若带电粒子在电场中所受合外力为零时，粒子将保持何种状态？ 【回答】静止状态或匀速直线运动状态 【提问】如图，带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电？ 【回答】带电粒子处于静止状态，F合=0， ，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上．又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电．[来源:学科网][来源:学*科*网] 【提问】若带电粒子在电场中所受合外力不等于零且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将何种运动？ 【回答】若F合≠0（只受电场力）且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速运动. 【展示】 【提问】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？ 【解析】解法一：用牛顿运动定律来解 由于带等量异种电荷的平行金属板间形成的电场是匀强电场，粒子受到的静电力是恒力 ，因为E没给出需要先求出来，我们可以假设两金属板间的距离d，则可以用电势差来表示出两板间的场强 代入上式得 由 变形可求 [来源:学科网ZXXK] 再由运动学公式 将上式代入整理可得[来源:学科网ZXXK] 解法二：用动能定理来解 带电粒子在电场中运动的过程中，静电力做的功大小为 [来源:学,科,网] 带电粒子到达极板时动能 根据动能定理可得 【拓展】1.若初速为v0，则上列各式又应怎么样？ 【答案】 [来源:学科网] 2.若打入的是负电荷（初速为v