甘肃省永昌县第一中学高中物理 第1章 第12节习题课：带电粒子在电场中的运动导学案 新人教版选修3-1VIP专享VIP免费

甘肃省永昌县第一中学高中物理第1章第12节习题课：带电粒子在电场中的运动导学案新人教版选修3-1一、导入新课，展示目标掌握带电粒子在电场中加速和偏转的相关规律，并能熟练应用这些规律解决实际问题二、课前自学，提出问题1．平行板电容器内的电场可以看做是匀强电场，其场强与电势差的关系式为E＝_____，其电势差与电容的关系式为C＝________.2．带电粒子在电场中做加速或减速直线运动时，若是匀强电场，可用__或_______________两种方式分析求解；若是非匀强电场，只能用____________分析求解．3．带电粒子在电场中做类平抛运动，可将粒子的运动分解为初速度方向的__________运动和静电力方向的初速度为零的____________运动．4．物体做匀速圆周运动，受到的向心力为F＝___________(用m、v、r表示)＝____________(用m、r、T表示)＝________(用m、r、ω表示)．三、学习过程师导生学，合作探究探究一、带电微粒在电场中的直线运动例1如图1所示，水平放置的A、B两平行板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电荷量为＋q的小球在B板下方距离B板为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场．(1)带电小球在板间做何种运动？(2)欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差为多少？[规律总结]带电小球、带电油滴、带电颗粒等一些带电体的重力较大，在分析其运动情况时不能忽略其重力的作用．探究二、带电粒子在电场中的曲线运动例2如图2所示，水平放置的两平行金属板，板长为10cm，两板相距2cm.一束电子以v0＝4.0×107m/s的初速度从两板中央水平射入板间，然后从板间飞出射到距板右端L为45cm、宽D为20cm的荧光屏上．(不计电子重力，荧光屏中点在两板间的中线上，电子质量m＝9.0×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C)求：(1)电子飞入两板前所经历的加速电场的电压；(2)为使带电粒子能射中荧光屏所有位置，两板间所加电压的取值范围．[规律总结]本题涉及带电粒子在电场中加速和偏转的基本理论及实际应用的理想模型，还涉及动能、静电力做功等基本概念和匀速直线运动、匀变速直线运动等理想运动模型以及速度分解、动能定理的综合运用，是一个力学和电学知识综合性较强的题目．探究三、带电粒子在交变电场中的运动1图1图2二次备课例3如图3甲所示为一间距为d、足够大的平行金属板，板间加有随时间变化的电压(如图乙所示)，设U0和T已知．A板上O处有一静止的带电粒子，其带电荷量为q，质量为m(不计重力)，在t＝0时刻起该带电粒子受板间电场加速向B板运动，途中由于电场反向，粒子又向A板返回(粒子未与B板相碰)．(1)当Ux＝2U0时，求带电粒子在t＝T时刻的动能．(2)为使带电粒子在一个周期时间内能回到O点，Ux要大于多少？[规律总结]交变电场作用下粒子所受的静电力方向发生改变，从而影响粒子的运动性质，需要分段研究，同时还要注意：由于静电力周期性变化，粒子的运动性质也具有周期性．探究四、带电粒子在电场中的圆周运动例4半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电q的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图4所示，珠子所受静电力是其重力的，将珠子从环上最低位置A点由静止释放，求：(1)珠子所能获得的最大动能；(2)球子对环的最大压力．[规律总结]1.匀强电场中的圆周运动问题，可把重力和静电力用一个合力代替，即等效为一个新的“重力”，这样可以把复合场中的圆周运动等效为竖直面内的圆周运动，找出等效“最高点”和“最低点”，就可以方便地解决问题．2．若粒子能在电场、重力场中的竖直平面内做匀速圆周运动，则有静电力和重力平衡，即Eq＝mg.四、当堂检测，竞争展示《步步高导学案设计》P25自我检测区1-4题五、暴露问题，反馈小结六、作业布置，拓展提高第一章训练12七、反思总结2图4