人教版高中物理选修3-1《带电粒子在电场中运动》教学设计

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1、9带电粒子在电场中的运动［学习目标］1•会利用牛顿运动定律和运动学公式分析帯电粒子在电场中的加速或减速直线运动问题.2.会利用功能观点，分析带电粒子在电场中的加速或减速直线运动问题.3•会分析带电粒子在交变电场小的直线运动.U自主预习梳理1.基本粒子的受力特点：对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，它们受到重力的作用一般静电力，故可以.2.带电粒子的加速：(1)运动分析：带电粒子从静止释放，将沿方向在匀强电场中做匀加速运动.(2)末速度大小：根据qU=*nw2,得.［即学即用］1.判断下列说法的正误.(1)质量很小的粒子不受重力的作用.()(2)动能定理能分析匀强电场小的直线

2、运动问题，也能分析非匀强电场中的直线运动问题.()(3)利用牛顿运动定律结合运动学公式可分析匀强电场中的直线运动问题，也可分析非匀强电k—d—场中的直线运动问题.()“(4)当电子在电场中做加速直线运动时，电场力做负功，电势能增加、动能增加.()氓2.如图1所示，电子在平行板电容器的电场屮以初速度％从右极板开始向左运动、其运动L—u—的加速度大小为，电子到达左极板的速度为.图1nr重点知识探究一、带电粒子在电场中的直线运动例1、如图2所示，平行板电容器两板间的距离为d,电势差为U—质量为加、带正电荷为纟的a粒子，在电场力的作用下由静止开始从止极板A向负极板B运动.(1)比较a粒

3、子所受电场力和重力的大小，说明重力能否忽略不计(a粒子质量是质子质量的4倍，即ma=4X1.67X10—27kg,电荷量是质子的2倍).+"(2)a粒子的加速度是多大？在电场中做何种运动？®(3)计算粒子到达负极板吋的速度大小(尝试用不同的方法求解).(2)、(3)结果用字母表示.o［知识深化］1.带电粒子的分类及受力特点(1)电子、质子、(Z粒子、离子等基本粒子，一般都不考虑重力.(2)质量较大的微粒：带电小球、带电油滴、带电颗粒等，除有说明或有明确的暗示外，处理问题时一般都不能忽略重力.2.分析带电粒子在电场力作用下加速运动的两种方法(1)利用牛顿第二定律F=ma和运动学公

4、式，只能用來分析带电粒子的匀变速运动.⑵利用动能定理：qU=^mv如诟.若初速度为零,则qU=^mv29对于匀变速运动和非匀变速运动都适用.0+UyIIIIIIMN图3针对训练1如图3所示，M和N是匀强电场屮的两个等势面，相距为d,电势差为U,一质量为加(不计重力)、电荷量为一q的粒子，以速度％通过等势面M垂直射入两等势面Z间，则该粒子穿过等势而N的速度应是()二、带电体在电场中的直线运动【例21如图5所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C,极板间距离为d,上极板正屮有一小孔.质量为加、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰好为零(

5、空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g).求：杓・一-(1)小球到达小孔处的速度大小；A⑵极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；：—(3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间.-知识总结：带电体在电场中受电场力和重力作用，当带电体所受合外力为零时，将做匀速直线运动，当带电体所受合外力不为零，且合外力的方向与速度方向在一条直线上时将做加速或减速直线运动.分析方法：（1）力和加速度方法——牛顿运动定律、匀变速直线运动公式；（2）功和能方法——动能定理；针对训练2如图4所示，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动，则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是

6、（）pA.两板间距增大，不影响加速时间B.两板I'可距离越小，加速度就越大，则电子到达Q板时的速度就越大『C.电子到达Q板时的速度与板间距离无关，仅与加速电压有关_—D.电子的加速度和末速度都与板间距离无关图4三、带电粒子在交变电场中的直线运动并画出相应的v~t图象.【例3】在如图6所示的平行板电容器的两板4、B上分别加如图7（甲）、（乙）所示的两种电压，开始3板的电势比A板高.在电场力作用下原来静止在两板屮I'可的电子开始运动.若两板间距离足够大且不计重力,试分析电子分别在甲、乙两种交变电压作用下的运动情况,图7（甲）（乙）知识点拨：1.当空问存在交变电场时，粒子所受电场力方

7、向将随着电场方向的改变而改变，粒子的运动性质也具有周期性.2.研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，并辅以o—/图象.特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期.针对训练3（多选）如图8甲所示，平行金属板中央有一个静止的电子（不计重力），两板间距离足够大.当两板间加上如图乙所示的交变电压后，选项屮的图象反映电子速度“、位移x和加速度d三个物理量随时间7的变化规律可能正确的是（）B当堂达标检测1.（带电粒子的直线运动）如图9所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为