1、感谢各位专家莅临指导,带电粒子在电场中运动,高三物理组集体备课,发言人:孔秋艳,一、2010年浙江省高考考试说明解读(电场),09年高考要求,10年高考要求,1物质的电结构,电荷守恒 2静电现象的解释 3点电荷 4库仑定律 5静电场 6电场强度、点电荷的场强 7电场线 8电势能、电势 9电势差 10匀强电场中电势差与电场强度的关系 11带电粒子在匀强电场中的运动 12常见电容器 13电容器的电压、电荷量和电容的关系, ,变化:删除示波管第二条略有变化,1物质的电结构,电荷守恒 2静电现象 3点电荷 4库仑定律 5静电场 6电场强度、点电荷的场强 7电场线 8电势能、电势 9电势差 10匀强电场
2、中电势差与电场强度的关系 11带电粒子在匀强电场中的运动 12示波管 13常见电容器 14电容器的电压、电荷量和电容的关系,二、 考点分析:本节内容隶属高中物理新教材选修3-1第一章第九节。 大纲要求学生理解带电粒子在电场中的运动规律,并能分析解决加速和偏转方向的问题。带电粒子在电场中的运动问题是物理电学中的重点、难点,它涉及到带电粒子在电场中的受力分析,能量转化,运动合成与分解等诸多知识点,要求学生具有运用电学知识和力学知识处理力电综合问题的分析、推理能力,以该问题为基础设计出的力电综合问题历来是高考中的热点。,三、处理方法: 带电粒子在电场中的运动问题,研究方法与解决力学问题的方法相同,它
3、同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒定律等规律,要善于把电学问题转化为力学问题。 研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 (1)力和运动的关系牛顿第二定律和运动学公式 (2)功和能的关系动能定理,能量守恒定律,按照这两条线索把此内容分为2节课,第4课时 带电粒子在电场中运动(一),一、带电粒子的平衡,二、带电粒子的加速,三、带电粒子的偏转,例 1:带电粒子在电场中处于静止状态,该粒子带正电还是负电?,变1:如图所示,水平放置的充电平行金属板相距为d其间形成匀强电场,一带正电的油滴从下极板边缘射入,并沿直线从上极板边缘射出,油滴质量为m,带电荷量为q
4、,则( ) A.场强方向竖直向上 B.场强方向竖直向下 C.两极板间的电势差为mgd/q D.油滴的电势能增加了mgd,AC,一、带电粒子的平衡,+ + + + + + +,- - - - - - -,变2:若把两极板转到竖直位置,一带正电的油滴从 左极板下边缘射入,并沿直线恰好从右极板上边缘射出,油滴质量为m,带电荷量为q,极板长为d,两极板之间的距离也为d,求,(1)场强的大小和方向?,(2)电势能如何变化?,(3)重力势能如何变化?,(4)动能如何变化?,(5)机械能如何变化?,例2:如图所示,在真空中有一对平行金属板,两板间加以电压U。两板间有一带正电荷q的带电粒子。质量为m,它在电场
5、力的作用下,由静止开始从正极板向负极板运动,到达负板时的速度有多大?(不考虑粒子的重力)(用两种方法求解),二、带电粒子的加速,若是非匀强电场,则用什么方法求解?,1. 电子、质子、离子等微观带电粒子所受重力一般远小于电场力,重力可以忽略(有说明或暗示除外)。,注意:忽略粒子的重力并不是忽略粒子的质量.,提取题目信息的几点注意:,2.带电小球、液滴、油滴、尘埃等宏观带电物体,除非有说明或明确的暗示以外,一般都考虑重力。,3.某些带电体是否考虑重力,要根据题目暗示或运动状态来判定,例3:如图所示,两块长L=3cm的平行金属板AB相距d=1cm,并与u=300V直流电源的两极相连接,A B。如果在
6、两板正中间有一电子(m=910-31kg, e=-1.610-19c),沿着垂直于电场线方向V0=2107m/s的速度飞入,则: (1)电子能否飞离平行金属板?,(2)如果由A到B分布宽1cm的电子带通过此电场,能飞离电场的电子数占总数的百分之几?,(3)飞离电场的电子飞离电场时的速度大小和方向,三、带电粒子的偏转,练习1: 某次实验的目的是让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物进行分离。 某同学提出的方案是:经过同一加速电场由静止开始加速,然后在同一偏转电场里偏转。,问:此方案是否可行,请说明理由。,带电粒子在电场中的运动,四、课堂小结:,一、带电粒子的平衡,二、带电粒子的加速,三、带
7、电粒子的偏转,小结,本专题主要学习利用“能量”的角度来解决带电粒子在电场中的运动,对于物体的复杂的 曲线运动和多过程问题,则此方法解题更加简捷,比“动力学”的 角度更有优势。一般来说方法有2个: 1、动能定理(优势在于电场力做功与路径无关) 2、能量守恒,例1:如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距为d,现有质量为m,电量为-q的小球,从距A板高h处自由下落,通过小孔C进入电场,但没能到达B板,求AB间电势差的最小值?(用2种方法求解),在整个过程中,由动能定理得:mg(h+d)-qUmin=0Umin=mg(h+d)/q,目的:动力学和能量两种方法比较,感受动能定理解题的优越性。使学生形
8、成恰当选择解题方法的能力!,一、复合场中的直线运动,【练习1】:带电量为+q的质量为m的小球在离光滑绝缘平面高H0处,以v0速度竖直向上运动已知小球在运动中所受阻力为f,匀强电场场强为E,方向竖直向下,如图所示小球每次与水平面相碰均无机械能损失,带电小球经过的路程多大?,利用动能定理解决多过程问题,更能体现出动能定理解题的 优越性!,例2,此题选自作业本192页第5题,是力电综合题,并且是直线运动和圆周运动相结合的题目。此题目的在于让学生学会划分过程,并且在每个过程中都做出正确受力分析和运动分析。并根据题中条件选择恰当的 方法求解。也说明了 牛顿第二定律在解决简单的 匀变速直线运动,用起来也是
9、很方便的 ,并不是所用的都要用动能定理求解,要根据题中条件选择恰当的 方法求解,有时是两种方法的联合使用!做好“两个分析”是解题的关键。,变化:把电场变成竖直向下,物体的运动从C到A 。设置一些问题求解,二、复合场中的曲线运动,【练习2】:,此题选自作业本188页1-1,是力电综合题,并且是直线运动和平抛运动相结合的题目。在例2的方法掌握后,用这个题目可以检验一下, “两个分析”的落实情况。,恳请各位专家领导 批评指正,谢谢,作业本184页,作业本 184页 例3,【练习】:如图所示,一个由绝缘材料制成的光滑的半球形槽,其半径为R,水平放置在竖直向下的匀强电场中,电场强度为E,在电场中距槽面高
10、为R处,有一质量为m、电荷量为q的带正电的小球由静止开始下落,并沿着槽边向下运动,当它经过槽的最低点D时的速度大小为 ,此时小球对槽底的压力为 。,F=5(Eq+mg),一、活页作业情况的分析。,带电粒子在电场中的运动(一)第二课时,二、加入下面2个学生独立解决有困难的题目。,感谢指导,1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 (1)力和运动的关系牛顿第二定律 (2)功和能的关系动能定理 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 (1)类比与等效 电场力和重力都是恒力,在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比 (2)整体法(全过程法) 电场力的功与重力的功一样,都只与始末位置有关
11、,与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化,从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算,小结:,【例2】一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场,如图所示,如果两极板间的电压为U,两极板间距为d,板长为L,设粒子束不会击中极板,则粒子进入电场到飞出极板时电势能的变化量为(不计粒子重力) ( )(A) qU (B) (C) qU- (D),v0,-,+,D,考点梳理: 1.理解带电粒子在匀强电场中的受力情况(F=qE恒力)和运动规律(匀变速); 2.能用运动学公式和能量观点解决直线加速的有关问题;
12、 3.能用平抛运动公式和能量观点解决偏转的有关问题;,【练习】:如图所示,电子以v0的速度沿与电场垂直的方向从A点飞入匀强电场,并且从另一端B点沿与场强方向成1500角的方向飞出。设电子的电量为e,质量为m,则A、B两点间的电势差UAB= 。,带电粒子在电场中的偏转,B,1、受力分析:,水平向右的电场力FEq=qU/d,2、运动分析:,初速度为零,加速度为a=qU/md的向右匀加速直线运动。,解法一 运用运动学知识求解,解法二 由动能定理可得,带电粒子的减速?,在非匀强电场中,电子、质子、离子、原子核等基本带电粒子(无特别说明则不计G) 带电微粒:灰尘、油滴 带电小球等(无特别说明则计G),方
13、法分析:,若不计粒子的重力通常指哪些带电粒子?,运动学公式:a= ; v2-v02=2ad,在匀强电场中,受力:,运动:,情景:带电粒子垂直匀强电场以v速度射入电场,受到与初速度v方向垂直的恒定电场力作用,做匀变速曲线运动(类似平抛运动运动),二.带电粒子在电场中的偏转,F,方法:,把带电粒子的运动分解为垂直电场方向的匀速直线运动(x方向)和沿电场方向(y方向)初速度为零的匀加速直线运动。,一.平抛运动的观点:,二.能量的观点:,(7)现使U1加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化?,(6)怎样能使电子的偏转角变大?,(5)粒子从偏转电场中射出时,就好像是从极板间的l/2处沿直线射出似的 ?,(
14、4)分析课本中带电粒子偏角和偏距的表达式,分母上有mv02,由此你可得出什么结论?,(8)粒子的偏角与粒子q、m无关,仅决定于加速电场和偏转电场即不同的的带电粒子从静止经过同一电场加速后进人同一偏转电场后,它们在电场中的偏转角度是否同?,(1)电子偏离金属板时侧位移是多少?偏转角? (2)电子飞出电场时的速度是多少? (3)电子离开电场后,打在屏上的P点(若s ),OP的长,小结: 带电粒子在电场中的运动问题,研究方法与解决力学问题的方法相同,它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、能量转化与守恒定律等规律,要善于把电学问题转化为力学问题。 解决此类问题的基本步骤
15、: (1)选取带电粒子为研究对象;(2)分析带电粒子的受力情况;(3)明确运动性质和运动轨迹;(4)恰当地选用合适规律解题;(5)讨论所得结果,1、研究带电粒子在电场中运动的两条主要线索 (1)力和运动的关系牛顿第二定律 (2)功和能的关系动能定理 2、研究带电粒子在电场中运动的两类重要的思维技巧 (1)类比与等效 电场力和重力都是恒力,在电场力作用下的运动可与重力作用下的运动类比 (2)整体法(全过程法) 电场力的功与重力的功一样,都只与始末位置有关,与路径无关它们分别引起电荷电势能的变化和重力势能的变化,从电荷运动的全过程中功能关系出发(尤其从静止出发末速度为零的问题)往往能迅速找到解题入口或简化计算,