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2019-2020年高中物理《帶電粒子在電場中的運動》教案6 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo)： 1、知識與技能： （1）理解帶電粒子在電場中的運動規(guī)律，只受電場力時，帶電粒子做勻變速運動．學(xué)會從力和能的轉(zhuǎn)化兩個角度來解決問題。 （2）理解并掌握帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)的原理，掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動──類平拋運動． （3）知道示波管的構(gòu)造和原理． 2、過程與方法： （1）培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、表達及應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力，進一步養(yǎng)成科學(xué)思維的方法。 （2）滲透物理學(xué)方法的教育，讓學(xué)生學(xué)習(xí)運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科學(xué)的研究方法． 3、情感、態(tài)度、價值觀 通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的意志品質(zhì)．為了愛國而努力學(xué)習(xí)的熱情。 二、重點和難點 帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)，都是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點，也是難點。 三、教學(xué)方法 講授式為主的教學(xué)方法，通過恰當(dāng)?shù)膯栴}設(shè)置和類比方法的應(yīng)用，點撥了學(xué)生分析問題的方法思路引導(dǎo)學(xué)生進行分析、討論、歸納、總結(jié)，使學(xué)生動口、動腦、動手，親身參與獲取知識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。 四、教學(xué)用具和多媒體 課件《帶電粒子在電場中的運動》 五、教學(xué)過程 第一課時 1、引入 展示圖片，同時問學(xué)生：你知道這三幅圖片是什么圖嗎？ “嫦娥一號”發(fā)射成功說明了我國航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，也說明了我國科技工作者能很好的控制宇宙飛船的運動。宇宙飛船是宏觀的物體，可以通過火箭等來作動力改變飛船的運動，那么，我們怎么樣控制微觀的粒子的運動呢？引導(dǎo)學(xué)生思考引出課題。 [板書]9帶電粒子在電場中的運動 為了更好的學(xué)習(xí)新知識，我們先通過習(xí)題回顧一下解題的方法 2、 [習(xí)題]：一個質(zhì)量為m=2kg的物體靜止在光滑的水平面上，在外力F=4N作用下，使物體向右運動，當(dāng)運動的位移為s=100m時，物體的速度是多大？ 學(xué)生思考后爬黑板寫出解題過程 解法一：用牛頓運動定律來解 由F=ma變形可求a=F/m=4/2=2(m/s2) 再由運動學(xué)公式2as=vt2-v02代入數(shù)得 vt2=2as=400，解得vt=20（m/s） 解法二：用動能定理來解 外力做的功w=Fs=4100=400(J) 物體增加的動能Ek=mvt2/2 有動能定理可得：w=Ek 400= 2vt2/2 解得 vt=20（m/s） 以上分別是從力和能的角度來解題的 3、新授內(nèi)容 （1）[板書]帶電粒子：一般是指電子、質(zhì)子及其某些離子或原子核等微觀的帶電體。所以在處理微觀帶電粒子在勻強電場中運動的問題時，一般都可忽略重力的影響，認為帶電粒子只受重力的作用。 但是要特別注意：有時研究的問題不是微觀帶電粒子，而是宏觀帶電物體，那就不允許忽略重力影響了，如液滴、塵埃、小球一般都不能忽略。 這是物理學(xué)常常用到的方法-------理想化方法 （2）帶電粒子的加速 U + - [課件展示]在真空中有一對平行金屬板，由于接上電池組而帶電，兩板間的電勢差為U。若一個質(zhì)量為m，帶正電荷q的粒子，在靜電力的作用下由靜止開始從正極板向負極板運動，計算它到達負極板時的速度。 [分析]：這節(jié)課我們研究帶電粒子在勻強電場中的運動，關(guān)于運動，我們剛剛已經(jīng)研究過了：物體在力的作用下，運動狀態(tài)發(fā)生了改變，同樣，對于電場中的帶電粒子而言，受到電場力的作用，那么它的運動情況又是怎樣的呢？ [板書] 解法一：用牛頓運動定律來解 由于帶等量異種電荷的平行金屬板間形成的電場是勻強電場，粒子受到的靜電力是恒力F=Eq，因為E沒給出需要先求出來，我們可以假設(shè)兩金屬板間的距離d，則可以用電勢差來表示出兩板間的場強E=U/d代入上式得F=Uq/d 由F=ma變形可求a=F/m= Uq/(dm) 再由運動學(xué)公式2ad=vt2-v02 將上式代入整理可得 解法二：用動能定理來解 帶電粒子在電場中運動的過程中，靜電力做的功大小為 帶電粒子到達極板時動能 根據(jù)動能定理可得 如果是非勻強電場仍可用功能關(guān)系推導(dǎo)出這個公式（牛頓運動定律將不再適用），這個公式不僅使用于勻強電場，而且適用于任何其它電場． （3）[例題]：熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為零。（電子的質(zhì)量m=0.910-30kg和電子的電荷量e=1.610-19C） 以微機演示電子在加速電場中的運動，讓學(xué)生思考如何求電子射出加速電場時的速度？并進行推導(dǎo)。（學(xué)生說解題的過程） 解：電荷量為e的電子從金屬絲移動到金屬板，兩處的電勢差為U，電勢能的減少量是eU，減少的電勢能全部轉(zhuǎn)化成為電子的動能，所以 解出速度v并把數(shù)值代入，得 通過以上推導(dǎo)和計算可知：適用于求初速度為零的粒子被加速后的速度，且兩極板間的電壓越大，被加速后粒子的速度越大。 （4）課堂練習(xí) 　　A．只適用于勻強電場中，v0＝0的帶電粒子被加速 　　B．只適用于勻強電場中，粒子運動方向與場強方向平行的情況 　　C．只適用于勻強電場中，粒子運動方向與場強方向垂直的情況 　　D．適用于任何電場中，v0＝0的帶電粒子被加速 　　2．如圖1，P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動．關(guān)于電子到達Q板時的速率，下列說法正確的是 [ ] 　　A．兩板間距離越大，加速時間越長，獲得的速率就越大 　　B．兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大 　　C．與兩板間距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上說法都不正確 （5）課堂小結(jié)及拓展延伸 本節(jié)內(nèi)容是關(guān)于帶電粒子在電場中的加速運動情況，如果帶電粒子的初速度方向與場強方向垂直粒子會做什么運動呢？可能更復(fù)雜，我們的科研工作者就是這樣一點一點研究和試驗現(xiàn)在已能很好的控制粒子的運動，制成了示波管，示波管就是帶電粒子在電場中的加速偏轉(zhuǎn)問題的實際應(yīng)用．我們現(xiàn)在使用的電視機、電腦的顯示器都是通過控制大量電子的運動打到不同熒光物質(zhì)上發(fā)光而顯示圖像的。我們作為一名學(xué)生一定要努力學(xué)習(xí)，將來在各行各業(yè)，也許在航天史上就會獻出我們的一份努力。 （6）課后作業(yè) 1、如圖6所示，B板電勢為U，質(zhì)量為m的帶電粒子（重量不計）以初速v0水平射入電場．若粒子帶－q電量，則粒子到達B板時速度大小為______；若粒子帶＋q電量，它到達B板時速度大小為______． 2、電子電量為e，質(zhì)量為m，以速度v0沿著電場線射入場強為E的勻強電場中，如圖7所示，電子從A點入射到達B點速度為零，則AB兩點的電勢差為______；AB間的距離為______． 3、課本P39 問題與練習(xí) 1 4、閱讀“科學(xué)的足跡”密立根實驗——電子電荷量的測定 （7）課后反思