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文檔簡介
1、1帶電粒子在電場中的運動習題課帶電粒子在電場中的運動習題課三門中學葉美蓮一、設計思路一、設計思路帶電粒子在電場中受到電場力的作用。電場力做功與路徑無關,本節(jié)內容延續(xù)了之前學習的動力學和功能關系的基礎上,研究帶電粒子在電場中的兩個相關問題(動力學問題和能量問題)。本節(jié)課著重分析帶電粒子在電場中的幾種運動(勻變速直線運動,勻變速曲線運動,圓周運動),設計的知識有靜電場力和能的性質、牛頓運動定律、動能定理、運動的合成和分解等內容。所學的習題需
2、要典型,同時也要體現(xiàn)一定的層次性,難度由易到難。想通過三個習題對應的三個運動,總結出帶電粒子在電場中運動的相關策略,審題過程中朝引的方向,受力分析、運動分析、及其規(guī)律的選擇。抓住電場力的特點與重力的相似,采取等效的思想,類比在物體在重力場的運動,起到化陌生模型為熟悉的模型,有助于解答。通過本節(jié)內容的學習,加深對力、電知識的理解,有利于培養(yǎng)學生用物理規(guī)律解決實際問題的能力,同時也為以后學習帶電粒子在磁場中的運動打下基礎。二、前期分析二、前
3、期分析電場是電學的基本知識,是學好電磁學的關鍵。帶電粒子在電場中的運動是本章知識的重要應用之一,是力學知識和電學知識的綜合。在學科教學指導意見和考試說明中都把該內容列為理解并掌握的內容,也是高考必考內容之一。學生已有的知識框架:1.力學中的相關處理方法:(1)采用運動和力的觀點:牛頓第二定律和運動學知識求解;(2)采用功能方法來解答相關問題。2.了解類比和建模等科學方法的應用。3.在勻強電場中的電場力是恒力,電場力做功與路徑無關,只與初
4、末狀態(tài)的電勢差有關,電場力做功引起粒子電勢能的改變,這些性質與重力的特征相似,所以在電場中的運動我們可以采用類比相似的方法來學習。學生學習一些新的運動,需要有原有的知識為基礎,前后知識聯(lián)系越緊密,越容易為教學提供比較清晰的知識線索,確保學生在學習上的循序漸進。我們要通過典型題目的訓練和講解,培養(yǎng)學生良好的思維品質,使學生模型明確,思路清晰,合理利用物理規(guī)律解決物理問題。重點:重點:帶電粒子在電場中的加速和偏轉規(guī)律。難點:難點:總結出帶電
5、粒子在電場中運動的解答策略。三、教學目標三、教學目標(一)知識與技能1了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力,帶電粒子做勻變速運動。2重點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掌握在電場中做圓周運動的解答策略(二)過程與方法培養(yǎng)學生綜合運用力學和電學的知識分析解決帶電粒子在電場中的運動。(三)情感態(tài)度與價值觀1滲透物理學方法的教育:運用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計粒子重力。3例2:(類平拋運
6、動)如圖所示,陰極A受熱后向右側空間發(fā)射電子,電子質量為m,電荷量為e,電子的初速率有從0到v的各種可能值,且各個方向都有。與A極相距的地方有熒光屏B,電子擊中熒光屏時便會發(fā)光。若在A和B之間的空間里加一個水平向l左、與熒光屏面垂直的勻強電場,電場強度為E,求B上受電子轟擊后的發(fā)光面積。展示學生解答成果,指出學生的相應問題,提供一定的解答策略。出題意圖:分析學生的原有認知。學生腦海中的類平拋往往是初速度水平,受到豎直方向的電場力,這樣的
7、處理方法學生很熟練,水平方向勻速,豎直方向初速度為零的勻變速。本題本質就是類平拋,只不過豎直方向勻速,水平方向為勻變速直線運動,學生往往很難接受,在分解運動中的規(guī)律往往也會寫錯,借助此題,一方面對在電場中的類平拋運動加以熟練,另一方面引導學生要養(yǎng)成良好的受力分析、畫出軌跡示意圖的解題習慣,認識運動本質,不被外表所迷惑。師生總結:對于電場中的類平拋運動,跟在力學中一樣,采取分解運動的方法,通過受力分析和運動過程分析,明確互相垂直的兩個方向
8、的運動性質,采取動力學的觀點進行解答。同時對于題中的較多粒子的運動情況,采取特殊粒子的運動作為分析點,確定其中的臨界問題。如果涉及到功能問題,還可以采用動能定理進行解答。例3:如圖所示,一絕緣細圓環(huán)半徑為r,其環(huán)面固定在水平面上,電場強度為E的勻強電場與圓環(huán)平面平行,環(huán)上穿有一電荷量為+q、質量為m的小球,可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運動,若小球經A點時速度vA的方向恰與電場線垂直,且圓環(huán)與小球間沿水平方向無作用力,則速度vA=_______
9、_.當小球運動到與A點對稱的B點時,小球對圓環(huán)在水平方向的作用力FB=________.投影學生的解答成果,分析學生的解答過程和解答策略。出題意圖:學生很容易把本題的背景當成是平視圖,從而畫出重力,引導學生審題一定要仔細。重力場中的圓周運動過渡到電場中的圓周運動,引導學生能抓住這類習題的解答本質,而不要被表面情景的變化所迷惑,采取等效的思想方法等同、類比,從而起到化陌生模型為熟悉模型的過程。師生總結:找到圓周運動向心力的來源。若把平面轉
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