第十章 静电场中的能量学习活动设计十：静电场中的“平抛运动”--高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

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1、第十章 静电场中的能量学习活动设计十：静电场中的“平抛运动”课堂教学【任务情景】带电粒子在电场中的偏转，立足于平抛运动和静电场中的运动学、能量分析进行进一步的提升和应用，使学生能够进一步理解曲线运动分解处理的思想，掌握运动的合成与分解这一思想在具体情景中的应用。学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化。综合运用静电力做功、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化。了解示波管原理，并会分析简单现象。【学习任务一】带电粒子在匀强电场中的偏转情景一：如图所示。质量为m、带电量为q的正粒子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中，穿出电场

2、。匀强电场的两板间距为d，电势差为U，板长为l（粒子不计重力）。教师活动：结合情景一，组织学生讨论以下问题提问1：电场中的带电粒子需不需要考虑重力？预测学生回答：（1）只有带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力才可以忽略（2）一般来说，微观带电粒子如电子、质子、离子等除有说明或明示外，处理问题时均不计重力；而带电液滴、小球等除有说明或其他明示外，处理问题时，均应该考虑重力。提问2：q的受力大小和方向怎样？问题提示：情景中已经明确提示不计重力。预测学生回答： 情景中q为正电荷，受力方向和电场线方向相同，大小为提问3：垂直电场和平行电场方向的运动性质怎样？预测学生回答：垂直电场方向为匀速直线运动

3、，平行电场方向为初速度为0的匀加速直线运动提问4：与学过的哪种运动形式类似？预测学生回答：平抛运动教师活动：引导学生深入探究，两极板间电荷带电荷量为q，质量为m,平行板长为l，两板间距为d，电势差为U，初速度为v0。提问5：垂直电场方向时间预测学生回答：提问6：平行电场方向加速度预测学生回答：提问7：沿电场线方向偏移距离问题提示：沿电场线方向的运动可以看作初速度为0的匀加速直线运动，也应满足相应的规律预测学生回答：提问8：平行于电场方向的速度预测学生回答：提问9：带电粒子的偏转角问题提示：可以使用速度与水平方向夹角的正切值来表示预测学生回答：教师引导提升：带电粒子在电场中的偏转与平抛运动有一定

4、类似之处，在处理过程中可以采用同样的思想方法来处理，运动的合成分解思想是常用的处理物理问题的方法，带电粒子在电场中的偏转也是该思想方法的一个典型应用。【学习任务二】示波管的原理情景二：示波器可以用来观察电信号随时间变化的情况。示波器的核心部件是示波管。它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空。电子枪的作用是产生高速飞行的一束电子。提问1：如果在偏转电极XX之间和偏转电极YY之间都没有加电压，电子束从电子枪射出后沿直线运动，打在荧光屏中心，在哪里产生一个亮斑。预测学生回答：在荧光屏中心处。提问2：如果在电极XX之间不加电压,但在YY之间加不变的电压，使Y的电势比Y高（有时说这种情况是“Y正

5、，Y负”）,电子束运动过程中受哪个方向的力？电子将打在荧光屏的什么位置？预测学生回答：电子束受到向上的作用力，打在荧光屏Y轴的正半轴位置提问3：如果在YY之间不加电压,而在XX之间加不变的电压（X正,X负），电子将打在荧光屏的什么位置？预测学生回答：电子束受到指向X轴正半轴的作用力，打在荧光屏X轴的正半轴位置。提问4：如果在电极XX之间不加电压，而在电极YY之间所加的电压按如图所示的规律随时间变化,在荧光屏上会看到什么图形？预测学生回答：会在荧光屏上看到一条沿Y轴的亮线。提问5：如果YY之间的电压仍然如图所示，而在电极XX之间加不变的电压（X正,X负），在荧光屏上会看到什么图形？若XX之间的电

6、压是“X负，X正”呢？预测学生回答：会看到原本在Y轴上的亮线发生了平移，如果为“X正，X负”则会向X轴正半轴平移，反之，向X轴负半轴平移。提问6：如果YY之间的电压仍然如图甲所示，而在电极XX之间所加的电压按图乙所示的规律变化，在荧光屏上会看到什么图形？问题提示：建议按以下步骤画图。（1）在白纸上画出荧光屏的放大图；（2）在图上分别标出O、A、B、C、t1、D、E、F、t2几个时刻光点在荧光屏上的位置；（3）根据以上光点的位置,画出荧光屏上的图形。预测学生回答：会将图甲中的正弦图像打印出来【学习评价自测】1.如图所示，三个同样的带电粒子（不计重力）同时从同一位置沿同一方向垂直于电场线射入平行板

7、电容器间的匀强电场，它们的运动轨迹分别用a、b、c标出，不考虑带电粒子间的相互作用，下列说法中正确的是A.当b飞离电场的同时，a刚好打在下极板上B.b和c同时飞离电场C.进入电场时，c的速度最大，a的速度最小D.在电场中运动过程中c的动能增加最小，a、b动能增加量相同答案：ACD故选ACD。2.电子在电场中仅受电场力作用运动时，由a点运动到b点的轨迹如图中虚线所示。图中一组平行等距实线可能是电场线，也可能是等势线。下列说法正确的是A.若a点的电势比b点低，图中实线是等势线B.不论图中实线是电场线还是等势线，电子在a点的电势能都比b点小C.若电子在a点动能较小，则图中实线是电场线D.如果图中实线

8、是等势线，则电子在点电势能较大答案：CD解析：A.a点电势比b点低，如果图中是电场线，根据粒子运动轨迹可以判断，电子受电场力水平向右，则电场线向左，a点电势比b点低，所以若a点的电势比b点低，图中实线不一定是等势线，也可能是电场线A错误；B.如果是电场线，根据A选项的分析，电场线向左，a的电势小于b的电势，根据电势能，电子在电势低的地方电势能大，所以电子在a点的电势能可能大于b点电势能，B错误；CD.如果在a点动能小，说明由a到b加速，如果是电场线，结合A选项的分析，方向向左，电子受力向右，加速，a点动能小；如果是等势线，则电场线与等势线垂直，根据粒子运动轨迹可以判断电子受力竖直向下，所以由a到b电场力做负功，b点动能小，电势能大，CD正确。3.图示为一带电粒子在水平向右的匀强电场中运动的一段轨迹，A、B为轨迹上的两点.已知该粒子质量为m、电荷量为q，其在A点的速度大小为vo，方向竖直向上，到B点时速度方向与水平方向的夹角为30，粒子重力不计.则A、B两点间的电势差为答案：C故选C。学科网（北京）股份有限公司