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文檔簡介
1、1帶電粒子在電場中的運(yùn)動習(xí)題課帶電粒子在電場中的運(yùn)動習(xí)題課三門中學(xué)葉美蓮一、設(shè)計(jì)思路一、設(shè)計(jì)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(guān),本節(jié)內(nèi)容延續(xù)了之前學(xué)習(xí)的動力學(xué)和功能關(guān)系的基礎(chǔ)上,研究帶電粒子在電場中的兩個(gè)相關(guān)問題(動力學(xué)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(yùn)動(勻變速直線運(yùn)動,勻變速曲線運(yùn)動,圓周運(yùn)動),設(shè)計(jì)的知識有靜電場力和能的性質(zhì)、牛頓運(yùn)動定律、動能定理、運(yùn)動的合成和分解等內(nèi)容。所學(xué)的習(xí)題需
2、要典型,同時(shí)也要體現(xiàn)一定的層次性,難度由易到難。想通過三個(gè)習(xí)題對應(yīng)的三個(gè)運(yùn)動,總結(jié)出帶電粒子在電場中運(yùn)動的相關(guān)策略,審題過程中朝引的方向,受力分析、運(yùn)動分析、及其規(guī)律的選擇。抓住電場力的特點(diǎn)與重力的相似,采取等效的思想,類比在物體在重力場的運(yùn)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(nèi)容的學(xué)習(xí),加深對力、電知識的理解,有利于培養(yǎng)學(xué)生用物理規(guī)律解決實(shí)際問題的能力,同時(shí)也為以后學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場中的運(yùn)動打下基礎(chǔ)。二、前期分析二、前
3、期分析電場是電學(xué)的基本知識,是學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。帶電粒子在電場中的運(yùn)動是本章知識的重要應(yīng)用之一,是力學(xué)知識和電學(xué)知識的綜合。在學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見和考試說明中都把該內(nèi)容列為理解并掌握的內(nèi)容,也是高考必考內(nèi)容之一。學(xué)生已有的知識框架:1.力學(xué)中的相關(guān)處理方法:(1)采用運(yùn)動和力的觀點(diǎn):牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識求解;(2)采用功能方法來解答相關(guān)問題。2.了解類比和建模等科學(xué)方法的應(yīng)用。3.在勻強(qiáng)電場中的電場力是恒力,電場力做功與路徑無關(guān),只與初
4、末狀態(tài)的電勢差有關(guān),電場力做功引起粒子電勢能的改變,這些性質(zhì)與重力的特征相似,所以在電場中的運(yùn)動我們可以采用類比相似的方法來學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)一些新的運(yùn)動,需要有原有的知識為基礎(chǔ),前后知識聯(lián)系越緊密,越容易為教學(xué)提供比較清晰的知識線索,確保學(xué)生在學(xué)習(xí)上的循序漸進(jìn)。我們要通過典型題目的訓(xùn)練和講解,培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì),使學(xué)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(diǎn):重點(diǎn):帶電粒子在電場中的加速和偏轉(zhuǎn)規(guī)律。難點(diǎn):難點(diǎn):總結(jié)出帶電
5、粒子在電場中運(yùn)動的解答策略。三、教學(xué)目標(biāo)三、教學(xué)目標(biāo)(一)知識與技能1了解帶電粒子在電場中的運(yùn)動——只受電場力,帶電粒子做勻變速運(yùn)動。2重點(diǎn)掌握初速度與場強(qiáng)方向垂直的帶電粒子在電場中的運(yùn)動(類平拋運(yùn)動)。3掌握在電場中做圓周運(yùn)動的解答策略(二)過程與方法培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)的知識分析解決帶電粒子在電場中的運(yùn)動。(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀1滲透物理學(xué)方法的教育:運(yùn)用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,不計(jì)粒子重力。3例2:(類平拋運(yùn)
6、動)如圖所示,陰極A受熱后向右側(cè)空間發(fā)射電子,電子質(zhì)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(gè)方向都有。與A極相距的地方有熒光屏B,電子擊中熒光屏?xí)r便會發(fā)光。若在A和B之間的空間里加一個(gè)水平向l左、與熒光屏面垂直的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E,求B上受電子轟擊后的發(fā)光面積。展示學(xué)生解答成果,指出學(xué)生的相應(yīng)問題,提供一定的解答策略。出題意圖:分析學(xué)生的原有認(rèn)知。學(xué)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(xué)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(zhì)就是類平拋,只不過豎直方向勻速,水平方向?yàn)閯蜃兯僦本€運(yùn)動,學(xué)生往往很難接受,在分解運(yùn)動中的規(guī)律往往也會寫錯(cuò),借助此題,一方面對在電場中的類平拋運(yùn)動加以熟練,另一方面引導(dǎo)學(xué)生要養(yǎng)成良好的受力分析、畫出軌跡示意圖的解題習(xí)慣,認(rèn)識運(yùn)動本質(zhì),不被外表所迷惑。師生總結(jié):對于電場中的類平拋運(yùn)動,跟在力學(xué)中一樣,采取分解運(yùn)動的方法,通過受力分析和運(yùn)動過程分析,明確互相垂直的兩個(gè)方向
8、的運(yùn)動性質(zhì),采取動力學(xué)的觀點(diǎn)進(jìn)行解答。同時(shí)對于題中的較多粒子的運(yùn)動情況,采取特殊粒子的運(yùn)動作為分析點(diǎn),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(jìn)行解答。例3:如圖所示,一絕緣細(xì)圓環(huán)半徑為r,其環(huán)面固定在水平面上,電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場與圓環(huán)平面平行,環(huán)上穿有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球,可沿圓環(huán)做無摩擦的圓周運(yùn)動,若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí)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(dāng)小球運(yùn)動到與A點(diǎn)對稱的B點(diǎn)時(shí),小球?qū)A環(huán)在水平方向的作用力FB=________.投影學(xué)生的解答成果,分析學(xué)生的解答過程和解答策略。出題意圖:學(xué)生很容易把本題的背景當(dāng)成是平視圖,從而畫出重力,引導(dǎo)學(xué)生審題一定要仔細(xì)。重力場中的圓周運(yùn)動過渡到電場中的圓周運(yùn)動,引導(dǎo)學(xué)生能抓住這類習(xí)題的解答本質(zhì),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(jié):找到圓周運(yùn)動向心力的來源。若把平面轉(zhuǎn)
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