教科版物理选修3-1 第一章 第7节 带电粒子在电场中的运动 精品课件+教学设计+同步检测 （3份打包）

第七节 带电粒子在电场中的运动 教学目标 1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，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)。 3．知道示波管的主要构造和工作原理。 4． 通过自主训练，学生能够综合运用力学和电学的知识分析解决带电粒子在电场中的运动。 5．渗透物理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。 6．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用。 设计思想： 带电粒子在电场中的运动是综合性非常强的知识点，对力和运动的关系以及动量、能量的观点要求较高，是高考的热点之一，所以教学时要有一定的高度。学生对于带电粒子在电场中的运动的处理局限于记住偏转量和偏转角的公式，不能从力和运动的关系角度高层次的分析，这样的能力可能要到高三一轮复习结束才能具备。 重点：带电粒子在电场中的加速和偏转规律 难点：带电粒子在电场中的偏转问题及应用。 教学资源：多媒体 教学设计： 复习引入：引导学生复习回顾相关知识点 （1）牛顿第二定律的内容是什么? （2）动能定理的表达式是什么? （3）平抛运动的相关知识点。 （4）静电力做功的计算方法。 学生活动：结合自己的实际情况回顾复习。 交流讨论：互动强化认识： （1）a=F合/m（注意是F合） （2）W合=△Ek=（注意是合力做的功） （3）平抛运动的相关知识 （4）W=F·scosθ（恒力→匀强电场） W=qU（任何电场） 新课教学： 学习活动一：带电粒子在电场中的平衡 若带电粒子在电场中所受合力为零时，即∑F＝0时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 例 ：带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电? 分析：带电粒子处于静止状态，∑F＝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。 学习活动二：带电粒子的加速 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? 相关知识链接：合外力与初速度在一条直线上，改变速度的大小；合外力与初速度成90°，仅改变速度的方向；合外力与初速度成一定角度θ，既改变速度的大小又改变速度的方向。 探究活动：结合相关知识提出设计方案并互相讨论其可行性。 学生介绍自己的设计方案。 交流归纳：方案1：v0=0，仅受电场力就会做加速运动，可达到目的。 方案2：v0≠0，仅受电场力，电场力的方向应同v0同向才能达到加速的目的。 投影：加速示意图． 探究活动：上面示意图中两电荷电性换一下能否达到加速的目的? （提示：从实际角度考虑，注意两边是金属板） 交流探究结果：不可行，直接打在板上。 学生活动：结合图示动手推导，当v0=0时，带电粒子到达另一板的速度大小。 点拨拓展： 方法一：先求出带电粒子的加速度：a= 再根据 vt2-v02=2ad 可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为： vt= 方法二：由W=qU及动能定理：W=△Ek=mv2-0 得：qU=mv2 到达另一板时的速度为：v=. 深入探究： （1）结合牛顿第二定律及动能定理中做功条件（W=Fscosθ恒力 W=Uq 任何电场）讨论各方法的实用性。 （2）若初速度为v0（不等于零），推导最终的速度表达式。 学生活动：思考讨论，列式推导 点拨拓展： （1）推导：设初速为v0，末速为v，则据动能定理得 qU=mv2-mv02 所以 v= （v0=0时，v=） 方法渗透：理解运动规律，学会求解方法，不去死记结论。 （2）方法一：必须在匀强电场中使用（F=qE，F为恒力，E恒定） 方法二：由于非匀强电场中，公式W=qU同样适用，故后一种可行性更高，应用程度更高。 实例探究：课本例题1 第一步：学生独立推导。 第二步：对照课本解析归纳方法。 第三步：教师强调注意事项。（计算先推导最终表达式，再统一代入数值运算，统一单位后不用每个量都写，只在最终结果标出即可） 例1．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是 ( ) A． B．edUh C． D． 解析：电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小，根据题意和图示可知，电子仅受电场力，由能量关系： ，又E＝U／d， ，所以 . 故D正确． 点评：应用电场力做功与电势差的关系，结合动能定理即可解答本题． 学习活动三：带电粒子在电场中的偏转（不计重力，且初速度v0⊥E，则带电粒子将在电场中做类平抛运动）