人教高三物理選修靜電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)人教學(xué)習(xí)教案

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1、人教高三物理選修人教高三物理選修(xunxi)靜電場(chǎng)帶電粒靜電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí) 人教人教第一頁(yè)，共20頁(yè)。PMNABddmgEqmg從從P到到N的過(guò)程的過(guò)程(guchng)中中,由由動(dòng)能定理得：動(dòng)能定理得：mg2d-Uq=0從從P到到N的過(guò)程中，仍然的過(guò)程中，仍然(rngrn)滿足滿足質(zhì)點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)到N點(diǎn)時(shí)，速度點(diǎn)時(shí)，速度(sd)剛好為剛好為零。零。A、把、把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落仍能返回點(diǎn)自由下落仍能返回mg2d-Uq=0當(dāng)當(dāng)A A板上移時(shí)板上移時(shí), ,A A板未移動(dòng)時(shí)板未移動(dòng)時(shí), ,第1頁(yè)/共19頁(yè)第二頁(yè)，共20頁(yè)。P

2、MNABddmgEqmgB、把、把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)孔繼續(xù)(jx)下落下落從從P到到N的過(guò)程的過(guò)程(guchng)中中,由動(dòng)由動(dòng)能定理得：能定理得：mg2d-Uq=0當(dāng)當(dāng)A A板下移時(shí)板下移時(shí), ,A A板未移動(dòng)板未移動(dòng)(ydng)(ydng)時(shí)時(shí), ,從從P到到N的過(guò)程中，仍然滿足的過(guò)程中，仍然滿足質(zhì)點(diǎn)到質(zhì)點(diǎn)到N點(diǎn)時(shí)，速度剛好為零。點(diǎn)時(shí)，速度剛好為零。mg2d-Uq=0第2頁(yè)/共19頁(yè)第三頁(yè)，共20頁(yè)。PMNABdd從從P到到N的過(guò)程的過(guò)程(guchng)中由中由動(dòng)能定理得：動(dòng)能定理得：hmg(2d-h)m

3、vN212-Uq=-0質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P未到未到N孔就開(kāi)始孔就開(kāi)始(kish)返回返回C C、把、把B B板向上板向上(xingshng)(xingshng)平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P P點(diǎn)自由下落仍能返回點(diǎn)自由下落仍能返回B板向上平移時(shí)板向上平移時(shí),mvN20 不可能不可能12第3頁(yè)/共19頁(yè)第四頁(yè)，共20頁(yè)。從從P到到N的過(guò)程的過(guò)程(guchng)中由中由動(dòng)能定理得：動(dòng)能定理得：PMNABddhmg(2d+h)mvN212-Uq=-0vN0質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)P將穿過(guò)將穿過(guò)(chun u)N孔孔繼續(xù)下落繼續(xù)下落D D、把、把B B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)(zhd

4、in)(zhdin)自自P P點(diǎn)自由下點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)落后將穿過(guò)N N孔繼續(xù)下落孔繼續(xù)下落B板向下平移時(shí)板向下平移時(shí)第4頁(yè)/共19頁(yè)第五頁(yè)，共20頁(yè)。練練1 1：如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距：如圖所示，平行板電容器水平放置，兩板間距16cm.16cm.當(dāng)兩板電勢(shì)差為當(dāng)兩板電勢(shì)差為300V300V是時(shí)是時(shí), ,一帶負(fù)電的小球在距下板一帶負(fù)電的小球在距下板8cm8cm處?kù)o止處?kù)o止. .如果兩板間電勢(shì)差減小到如果兩板間電勢(shì)差減小到270V270V時(shí)時(shí), ,帶電小球運(yùn)動(dòng)帶電小球運(yùn)動(dòng)(yndng)(yndng)到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間到極板上需多長(zhǎng)時(shí)間? ?h小球小球dt=0.4st=0.4s小

5、結(jié)：利用小結(jié)：利用(lyng)比例關(guān)系可以優(yōu)比例關(guān)系可以優(yōu)化解題化解題gaGFGFGF1 . 01 . 09 . 0，合所以，現(xiàn)在解：原來(lái)電電第5頁(yè)/共19頁(yè)第六頁(yè)，共20頁(yè)。練練2:2:板長(zhǎng)為板長(zhǎng)為L(zhǎng) L的平行的平行(pngxng)(pngxng)金屬板與水平面成金屬板與水平面成角放置角放置, ,板板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)間有勻強(qiáng)電場(chǎng), ,一個(gè)帶電量為一個(gè)帶電量為q q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的液滴的液滴, ,以速度以速度v0v0垂直垂直于電場(chǎng)線方向射入兩板間于電場(chǎng)線方向射入兩板間, ,如圖所示如圖所示, ,射入后液滴沿直線運(yùn)動(dòng)射入后液滴沿直線運(yùn)動(dòng), ,求求: :(1)(1)兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度兩極板間的

6、電場(chǎng)強(qiáng)度E.E.(2)(2)液滴離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度液滴離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度v.v.Lv0E=mgcos/q E=mgcos/q 方向方向(fngxing)(fngxing)：sin220gLvv小結(jié)小結(jié)(xioji)：(1)(1)理解理解，如何如何處理力處理力是關(guān)鍵是關(guān)鍵(2)(2)用用動(dòng)能定理動(dòng)能定理，注意合力做，注意合力做負(fù)功負(fù)功第6頁(yè)/共19頁(yè)第七頁(yè)，共20頁(yè)。BAt/ s B / v00-0AB第7頁(yè)/共19頁(yè)第八頁(yè)，共20頁(yè)。BAt/ s / v00-0t/ s 0a0-a0a/ m/s2t/ s0v0-v0v/ m/s若電子是在若電子是在t0時(shí)刻時(shí)刻(shk)進(jìn)進(jìn)入的入的第8頁(yè)/共19頁(yè)

7、第九頁(yè)，共20頁(yè)。Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t T/8時(shí)刻時(shí)刻(shk)進(jìn)入的進(jìn)入的v / m/s第9頁(yè)/共19頁(yè)第十頁(yè)，共20頁(yè)。Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t T/4時(shí)刻時(shí)刻(shk)進(jìn)入的進(jìn)入的v / m/s第10頁(yè)/共19頁(yè)第十一頁(yè)，共20頁(yè)。Tt / s / v00-0T/22T3T/2Tt / s 0T/

8、22T3T/2a/ m/s2a0-a0T0T/22T3T/2t / sv0-v0 若電子是在若電子是在t 3T/8時(shí)刻時(shí)刻(shk)進(jìn)入的進(jìn)入的v / m/s第11頁(yè)/共19頁(yè)第十二頁(yè)，共20頁(yè)。2 2、圖解法（周期性變化、圖解法（周期性變化(binhu)(binhu)的電場(chǎng)）畫(huà)出的電場(chǎng)）畫(huà)出 a-t a-t、v-tv-t圖圖分析方法：分析方法：第12頁(yè)/共19頁(yè)第十三頁(yè)，共20頁(yè)。練練3:3:兩個(gè)相距兩個(gè)相距(xingj)(xingj)為為d d 的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對(duì)著的兩小孔有正對(duì)著的兩小孔A A、B,B,如圖甲所示如圖甲所示, ,兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng)兩板間加如圖乙

9、所示的交變電場(chǎng), , 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m,m,帶電帶電量為量為+q +q 的帶電粒子的帶電粒子, ,在在t =0t =0時(shí)刻在時(shí)刻在A A孔處無(wú)初速釋放孔處無(wú)初速釋放, ,試判斷帶電試判斷帶電粒子能否穿過(guò)粒子能否穿過(guò)B B孔？（孔？（ t=0 t=0時(shí)刻時(shí)刻A A板電勢(shì)高）板電勢(shì)高）AB甲圖甲圖U/vt/su-u乙圖乙圖TT/2Aavav3、第一個(gè)周期、第一個(gè)周期(zhuq)末，速度恰為末，速度恰為0，一個(gè)周期，一個(gè)周期(zhuq)內(nèi)始終向右運(yùn)動(dòng)內(nèi)始終向右運(yùn)動(dòng), 以以后不斷重復(fù)第一個(gè)周期后不斷重復(fù)第一個(gè)周期(zhuq)的運(yùn)動(dòng)，直到通過(guò)的運(yùn)動(dòng)，直到通過(guò)B點(diǎn)點(diǎn).請(qǐng)畫(huà)出粒子請(qǐng)畫(huà)出粒子(lz)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)

10、動(dòng)的 v-t 圖線圖線.1、前半周期前半周期帶電粒子帶電粒子向右勻加速向右勻加速，2、后半周期向右勻減速后半周期向右勻減速，第13頁(yè)/共19頁(yè)第十四頁(yè)，共20頁(yè)。AB甲圖（甲圖（U)u /vt/s-U乙圖乙圖T2Tt/s00v/m/sUT2T丙圖丙圖問(wèn)題：為使粒子問(wèn)題：為使粒子(lz)到達(dá)到達(dá)B孔時(shí)速度最大，孔時(shí)速度最大， A、B間距應(yīng)滿足什么條件？間距應(yīng)滿足什么條件？ 畫(huà)出速度圖線能畫(huà)出速度圖線能更清楚了解物體的更清楚了解物體的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(yndng)情況情況要使粒子要使粒子(lz)到達(dá)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度點(diǎn)時(shí)速度 最大，即在最大，即在 半個(gè)周期內(nèi)到達(dá)半個(gè)周期內(nèi)到達(dá).解：設(shè)帶電粒子在半個(gè)周期的位移為

11、解：設(shè)帶電粒子在半個(gè)周期的位移為S由題意知：只要由題意知：只要 Sd , 粒子出電場(chǎng)時(shí)粒子出電場(chǎng)時(shí)速度可達(dá)最大速度可達(dá)最大. 有：有：ddTmdqU得222請(qǐng)問(wèn)此題有請(qǐng)問(wèn)此題有周期解周期解嗎？嗎？從從W電電=Uq=EKB-0考慮考慮第14頁(yè)/共19頁(yè)第十五頁(yè)，共20頁(yè)。T2Tu /vt/s-U乙圖乙圖0Uv/m/st/s0丙圖丙圖變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1:1:兩個(gè)相距為兩個(gè)相距為d d的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對(duì)著的兩小孔有正對(duì)著的兩小孔A A、B,B,如圖甲所示如圖甲所示, ,兩板間加如圖乙兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng)所示的交變電場(chǎng), , 一質(zhì)量為一質(zhì)量為m,m,帶電量為帶電量為+q+q的

12、帶電粒子的帶電粒子, ,在在t =T/4t =T/4時(shí)刻在時(shí)刻在A A孔處無(wú)初速釋放孔處無(wú)初速釋放, ,試試判斷判斷(pndun)(pndun)帶電粒子能否穿過(guò)帶電粒子能否穿過(guò)B B孔？（孔？（ t=0 t=0時(shí)刻時(shí)刻A A板電勢(shì)高）板電勢(shì)高）AB甲圖甲圖答：粒子在答：粒子在t=T/4時(shí)刻釋放時(shí)刻釋放(shfng)，如果在運(yùn)動(dòng)的第一，如果在運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)個(gè)T/2內(nèi)沒(méi)有通過(guò)內(nèi)沒(méi)有通過(guò)B孔孔,則就不能則就不能通過(guò)通過(guò)B孔孔.變：不論變：不論(bln)A、B間距離多大，問(wèn)帶間距離多大，問(wèn)帶電粒子何時(shí)釋放，帶電粒子一定能通過(guò)電粒子何時(shí)釋放，帶電粒子一定能通過(guò)B孔？孔？帶電粒子在帶電粒子在T/4前釋放前釋

13、放，一定能通過(guò)一定能通過(guò)B孔孔.情景分析情景分析圖像分析圖像分析第15頁(yè)/共19頁(yè)第十六頁(yè)，共20頁(yè)。 練練4:4:兩個(gè)相距為兩個(gè)相距為d=1.5 md=1.5 m的平行金屬板的平行金屬板, ,有正對(duì)著的兩小孔有正對(duì)著的兩小孔A A、B,B,如圖甲所示如圖甲所示, ,兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng)兩板間加如圖乙所示的交變電場(chǎng)(jio bin din (jio bin din chn),U=1.08chn),U=1.08104V,104V,交變電壓的周期交變電壓的周期T=1.0T=1.010106s, t=06s, t=0時(shí)時(shí)刻刻A A板電勢(shì)高，一質(zhì)量為板電勢(shì)高，一質(zhì)量為m,m,帶電量為帶電量為+

14、q+q的帶電粒子的帶電粒子, ,在在t=T/6t=T/6時(shí)時(shí)刻在刻在A A孔處無(wú)初速釋放孔處無(wú)初速釋放, ,帶電粒子比荷帶電粒子比荷q/m=1.0q/m=1.0108C/kg,108C/kg,問(wèn)問(wèn): :粒粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將與某一極板相碰撞子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將與某一極板相碰撞, ,求從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到粒子與極求從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到粒子與極板碰撞所用時(shí)間板碰撞所用時(shí)間. .AB甲圖甲圖U/vt/su-u乙圖乙圖TT/2第16頁(yè)/共19頁(yè)第十七頁(yè)，共20頁(yè)。t/sU-UTT/2T/67T/6t/s v/m/s0ABT/3T/3T/31、粒子在、粒子在T/2時(shí)刻時(shí)刻(即運(yùn)動(dòng)了即運(yùn)動(dòng)了T/3時(shí)間時(shí)間)速度速度(sd)： v=

15、aT/3=2.4105m/s向右位移向右位移s=(v/2) T/32=8102m簡(jiǎn)解：簡(jiǎn)解：a= qU/dm =7.21011m/s2 粒子粒子(lz)在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)期內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)8102m然后然后再向左運(yùn)動(dòng)再向左運(yùn)動(dòng)2102m 所以在一個(gè)周期內(nèi)粒子所以在一個(gè)周期內(nèi)粒子(lz)位位移向右移向右,為為x=610-2m2 2、粒子在、粒子在T T時(shí)刻時(shí)刻( (即運(yùn)動(dòng)了即運(yùn)動(dòng)了5T/65T/6時(shí)間時(shí)間(shjin)(shjin)速度：速度： v=a v=aT/6=1.2T/6=1.2105m/s 105m/s 粒子在粒子在7T/67T/6時(shí)刻時(shí)刻( (即運(yùn)動(dòng)了即運(yùn)動(dòng)了T T時(shí)

16、間時(shí)間(shjin)(shjin)反向位移反向位移s=(v/2) s=(v/2) T/6T/62=22=210102m2m第17頁(yè)/共19頁(yè)第十八頁(yè)，共20頁(yè)。粒子粒子(lz)在在24個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移個(gè)周期內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移246102m=1.44 m粒子在粒子在24個(gè)周期個(gè)周期(zhuq)內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)的最大內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)的最大 距離距離為為236 102m 8 102m=1.46m 所以所以(suy)第第25個(gè)周期內(nèi)個(gè)周期內(nèi),粒子只要向右運(yùn)動(dòng)粒子只要向右運(yùn)動(dòng)0.06m 就通過(guò)就通過(guò)B孔孔 AB1.44 m小結(jié)：對(duì)小結(jié)：對(duì)特別要關(guān)注特別要關(guān)注內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況.t總=24T+T/3+t=2.44310-5s1.46md d=1.5 m ,=1.5 m ,x=6x=61010-2-2m m T T=1.0=1.01010-6-6s sTTt251065 . 12=2.510-5s221atvts做完了嗎？做完了嗎？聽(tīng)說(shuō)過(guò)青蛙跳井的例子嗎？聽(tīng)說(shuō)過(guò)青蛙跳井的例子嗎？第18頁(yè)/共19頁(yè)第十九頁(yè)，共20頁(yè)。感謝您的觀看感謝您的觀看(gunkn)。第19頁(yè)/共19頁(yè)第二十頁(yè)，共20頁(yè)。