河西分校高中物理《15 带电粒子在电场中的运动》教案 新人教版选修31.docx
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河西分校高中物理《15 带电粒子在电场中的运动》教案 新人教版选修31.docx
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河西分校高中物理《15带电粒子在电场中的运动》教案新人教版选修31
江苏省南京市金陵中学河西分校高中物理《1.5带电粒子在电场中的运动》教案新人教版选修3-1
【基本内容】
一、带电粒子在匀强电场中的平衡
1.静止:
带电粒子在匀强电场中静止时,如果只受重力和电场力,则电场力的方向为竖直向上;若带电粒子的质量为m,电场的强度为E,则粒子的带电荷量为mg/E;若粒子带负电,场强方向为竖直向下。
2.匀速直线运动:
带电粒子在匀强电场中作匀速直线运动,且只受重力和电场力,必有重力等于电场力;设匀强电场两极板电压为U,板间距离为d,带电粒子的电荷量为+q,则电容器的下极板带正电荷;带电粒子的质量为mgd/U。
二、带电粒子在电场中的加速
3.粒子只受电场力作用:
动能增量等于电场力做的功,其动能定理表达式为
上面公式适用于一切电场。
三、带电粒子在匀强电场中的偏转
4.运动状态分析:
通常只分析带电粒子垂直进入匀强电场的情况,且不考虑带电粒子的重力。
此时带电粒子做“类平抛运动”(匀变速曲线运动)。
5.研究方法:
运动的合成与分解的方法。
以速度v0垂直于电场E方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时,受到恒定的与初速度方向成直角的电场力作用而做“类平抛运动”。
6.运动规律:
(1)沿初速度方向做匀速直线运动:
x=v0t;
沿电场力方向做初速为零的匀加速直线运动运动:
(2上述运动中,粒子的加速度a=F/m=Eq/m=Uq/dm(板间距离为d,电压为U);
(3)若能射出电场,则运动时间
(板长为l),离开电场的侧位移为y=qUl2/2mdv02
偏转角tanθ=vy/vx=qUl/wdv02。
四、带电粒子在复合场中的运动
7.分析方法:
(1)从力和能两条主线进行分析;
(2)分析是否可以忽略重力;(3)根据力与运动的关系分析运动状态。
8.基本思路:
(1)以带电粒子为研究对象;
(1)将带电粒子所处的电场、重力场合成一个“等效重力场”;(3)分析力与运动的关系,确定运动形式,按相应规律列式解题。
【典例分析】
例1.如图所示,一束带电粒子(不计重力)垂直
电场方向进入偏转电场,试讨论以下情况中,粒子应具
备什么条件下才能得到相同的偏转距离y和偏转角φ
(U、d、L保持不变)。
(1)进入偏转电场的速度相同;
(2)进入偏转电场的动能相同;
(3)先由同一加速电场加速后,再进入偏转电场
[解析]
由题意可得:
偏转距离y:
偏转角φ:
(1)因为v0相同,若q/m相同,则y、φ相同;
(2)因为
相同,若q相同,则y、φ相同;
(3)设加速电压为U′,由
可得:
不论带电粒子的m、q如何,只要经过同一加速电场加速,再垂直进入同一偏转电场,y和φ都相同。
例2.一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后,在距
两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场,如图所示,
若两板间d=1.0cm,板长l=5.0cm,那么,要使电子能从平行板
间的边缘飞出,两个极板上最多能加多大电压?
[解析]
在加速电压一定时,偏转电压越大,电子在极板间
的偏距就越大。
当偏转电压大到电子刚好擦着极板的边缘飞出,此时的偏转电压即为题目要
求的最大电压。
加速过程,由动能定理得:
进入偏转电场,电子在平行于板面的方向上做匀速运动
在垂直于板面的方向做匀加速直线运动,加速度
偏距
能飞出的条件为
解
~
式得:
即要使电子能飞出,所加电压最大为400V。
例3.静止在太空的飞行器上有一种装置,它利用电场加速带电粒子,形成向外发射的粒子流,从而对飞行器产生反冲力,使其获得加速度。
已知飞行器的质量为M,发射的是2价氧离子,发射功率为P,加速电压为U,每个氧离子的质量为m,单位电荷的电量为e,不计发射氧离子后飞行器质量的变化,求:
(1)射出的氧离子速度
(2)每秒钟射出的氧离子数
(3)射出氧离子后飞行器开始运动的加速度
〖解析〗
(1).以氧离子为研究对象,由动能定理:
△
所以,氧离子的速度为:
(2).设每秒钟射出的氧离子数为,则发射功率可表示为:
P=N·△Ek=2NeU
所以,氧离子数为:
N=P/2eU
(3).以氧离子和飞行器为系统,设飞行器的反冲速度为,由动量受恒定律:
N△tmv-MV=0,即:
N△tmv=MV
所以,飞行器的加速度为
例4.有带平行板电容器竖直安放如图所示,
两板间距d=0.1m,电势差U=100V,现从平行板上A处以
vA=3m/s速度水平射入一带正电小球(已知小球带电荷量
q=10-7C,质量m=0.02g)经一段时间后发现小球打在A
点正下方的B处,求A、B间的距离SAB。
(g取10m/s2)
〖解析〗
小球m在处以vA以水平射入匀强电场后,运动轨迹
如图所示。
对于这类较复杂的运动,中学中常用的处理方
法是将其分解成两个或几个简单的直线运动,根据力的独立作用原理及运动的互不相干性分别加以分析。
(1)考察竖直方向情况:
小球无初速,只受重力mg,可看作是自由落体运动;考察水平方向情况,有初速vA,受恒定的电场力qE作用,作匀变速直线运动,因A、B在同一竖直线上,A到B的过程中,电场力对小球做功为零。
小球的曲线运动由上述两个正交的直线运动叠加而成。
由题可知:
E=U/d=100/0.1=104V/m
设球飞行时间为t,则在竖直方向上有:
在水平方向上有:
所以
=7.2×10-2m
【知识检测】
1.一带电粒子在电场中只受电场力作用时,它不可能出现的运动状态是()
A.匀速直线运动B.匀加速直线运动
C.匀变速曲线运动D.匀速圆周运动
2.对公式
的适用条件,正确的有()
A.只适用于匀强电场中,v0=0的带电粒子被加速
B.只适用于匀强电场中,粒子运动方向和场强方向平行的情况
C.只适用于匀强电场中,粒子运动方向和场强方向垂直的情况
D.适用于任何电场中,v0=0的带电粒子被加速
3.电子、质子、α粒子由静止状态经相同电压加速后,垂直电场线进入同一匀强电场中,则()
A.最后离开电场时,α粒子偏角最大
B.最后离开电场时,质子的动能最大
C.最后离开电场时,质子的速率最大
D.电子通过匀强电场的时间最短
4.中从A极释放的一个无初速度的电子向
B板方向运动,指出下列说法中哪些是正确的()
A.电子到达B时动能为1eV
B.电子从B到C,动能变化为零
C.电子达到D点时动能为1eV
D.电子将在A、D间往复运动
5.如图所示,将光滑金属环竖直放置在水平向右的匀强电场中,场强为E。
在环上套有一质量为m、带电量为-q的小球,当小球从水平直径A端由静止释放,沿顺时针滑到B时,小球对圆环的压力为____________。
6.如图所示,相距为d的两平行金属板M、N与
电池组相连后,其间形成匀强电场,一带正点粒子从M极板边
缘垂直于电场方向射入,并打在N极板的正中央。
不计重力,
现欲把N极板远离M极板平移,使原样射入的粒子能够射出电图9.5-9
场,就下列两种情况求出N极板至少移动的距离。
(1)电键闭合
(2)把闭合的电键打开后
7.如图所示,在一匀强电场中的A点有一点电荷,
并用绝缘细线与O点相连,原来细线刚好被水平拉直而没有张
力。
现让点电荷从A点由静止开始运动,试求电荷经O点正下
方时的速率v。
已知m=1.0×10-4kg,,q=+1.0×10-7C,细线长度
为L=10cm,电场强度E=1.73×104N/C,(g取10m/s2)。
[答案]
1.A2.D3.D4.ABD5.5Eq6.d,3d7.2.1m/s
【课外阅读】
电子管的发明简介
电子管是一种在气密性封闭容器(一般为玻璃管)中产生电流传导,利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件。
早期应用于电视机、收音机扩音机等电子产品中,近年来逐渐被晶体管和集成电路所取代,但目前在一些高保真音响器材中,仍然使用电子管作为音频功率放大器件(香港人称使用电子管功率放大器为“煲胆”)。
说起电子管的发明,我们首先得从“爱迪生效应”谈起。
爱迪生这位举世闻名的大发明家,在研究白炽灯的寿命时,在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。
结果,他发现了一个奇怪的现象:
金属片虽然没有与灯丝接触,但如果在它们之间加上电压,灯丝就会产生一股电流,趋向附近的金属片。
这股神秘的电流是从哪里来的?
爱迪生也无法解释,但他不失时机地将这一发明注册了专利,并称之为“爱迪生效应”。
后来,有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。
但最先预见到这一效应具有实用价值的,则是英国物理学家和电气工程师弗莱明。
1904年,世界上第一只电子管在弗莱明的手下诞生了。
弗莱明为此获得了这项发明的专利权。
人类第一只电子管的诞生,标志着世界从此进入了电子时代。
中国书法艺术说课教案
今天我要说课的题目是中国书法艺术,下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。
一、教材分析:
本节课讲的是中国书法艺术主要是为了提高学生对书法基础知识的掌握,让学生开始对书法的入门学习有一定了解。
书法作为中国特有的一门线条艺术,在书写中与笔、墨、纸、砚相得益彰,是中国人民勤劳智慧的结晶,是举世公认的艺术奇葩。
早在5000年以前的甲骨文就初露端倪,书法从文字产生到形成文字的书写体系,几经变革创造了多种体式的书写艺术。
1、教学目标:
使学生了解书法的发展史概况和特点及书法的总体情况,通过分析代表作品,获得如何欣赏书法作品的知识,并能作简单的书法练习。
2、教学重点与难点:
(一)教学重点
了解中国书法的基础知识,掌握其基本特点,进行大量的书法练习。
(二)教学难点:
如何感受、认识书法作品中的线条美、结构美、气韵美。
3、教具准备:
粉笔,钢笔,书写纸等。
4、课时:
一课时
二、教学方法:
要让学生在教学过程中有所收获,并达到一定的教学目标,在本节课的教学中,我将采用欣赏法、讲授法、练习法来设计本节课。
(1) 欣赏法:
通过幻灯片让学生欣赏大量优秀的书法作品,使学生对书法产生浓厚的兴趣。
(2) 讲授法:
讲解书法文字的发展简史,和形式特征,让学生对书法作进一步的了解和认识,通过对书法理论的了解,更深刻的认识书法,从而为以后的书法练习作重要铺垫!
(3) 练习法:
为了使学生充分了解、认识书法名家名作的书法功底和技巧,请学生进行局部临摹练习。
三、教学过程:
(一)组织教学
让学生准备好上课用的工具,如钢笔,书与纸等;做好上课准备,以便在以下的教学过程中有一个良好的学习气氛。
(二)引入新课,
通过对上节课所学知识的总结,让学生认识到学习书法的意义和重要性!
(三)讲授新课
1、在讲授新课之前,通过大量幻灯片让学生欣赏一些优秀的书法作品,使学生对书法产生浓厚的兴趣。
2、讲解书法文字的发展简史和形式特征,让学生对书法作品进一步的了解和认识通过对书法理论的了解,更深刻的认识书法,从而为以后的书法练习作重要铺垫!
A书法文字发展简史:
①古文字系统
甲古文——钟鼎文——篆书
早在5000年以前我们中华民族的祖先就在龟甲、兽骨上刻出了许多用于记载占卜、天文历法、医术的原始文字“甲骨文”;到了夏商周时期,由于生产力的发展,人们掌握了金属的治炼技术,便在金属器皿上铸上当时的一些天文,历法等情况,这就是“钟鼎文”(又名金文);秦统一全国以后为了方便政治、经济、文化的交流,便将各国纷杂的文字统一为“秦篆”,为了有别于以前的大篆又称小篆。
(请学生讨论这几种字体的特点?
)古文字是一种以象形为主的字体。
②今文字系统
隶书——草书——行书——楷书
到了秦末、汉初这一时期,各地交流日见繁多而小篆书写较慢,不能满足需要,隶书便在这种情况下产生了,隶书另一层意思是平民使用,同时还出现了一种草写的章草(独草),这时笔墨纸都已出现,对书法的独立创作起到了积极的推动作用。
狂草在魏晋出现,唐朝的张旭、怀素将它推向顶峰;行书出现于晋,是一种介于楷、行之间的字体;楷书也是魏晋出现,唐朝达到顶峰,著名的书法家有欧阳询、颜真卿、柳公权。
(请学生谈一下对今文字是怎样理解的?
),教师进行归纳:
它们的共同特点是已经摆脱了象形走向抽象化。
B主要书体的形式特征
①古文字:
甲骨文,由于它处于文明的萌芽时期,故字形错落有致辞,纯古可爱,目前发现的总共有3000多字,可认识的约1800字。
金文,处在文明的发展初期,线条朴实质感饱满而丰腴,因它多附在金属器皿上,所以保存完整。
石鼓文是战国时期秦的文字,记载的是君王外出狩猎和祈祷丰年,秦篆是一种严谨刻板的纯实用性的字体,艺术价值很小。
②今文字:
隶书是在秦篆严谨的压抑下出现的一种潇洒开放型的新字体,课本图例《张迁碑》结构方正,四周平稳,刚劲沉着,是汉碑方笔的典范,章草是在隶书基础上更艺术化,实用化的字体,索靖《急就章》便是这种字体的代表作,字字独立,高古凝重,楷书有两大部分构成:
魏碑、唐楷魏碑是北魏时期优秀书法作品的统称。
《郑文公碑》和《始平公造像》是这一时期的代表,前者气势纵横,雄浑深厚,劲健绝逸是圆笔的典型;唐楷中的《醴泉铭》法度森严、遒劲雄强,浑穆古拙、浑厚刚健,《神策军碑》精练苍劲、风神整峻、法度谨严,以上三种书体分别代表了唐楷三个时期的不同特点。
《兰亭序》和《洛神赋》作者分别是晋代王羲之、王献之父子是中国书法史上的两座高峰,前者气骨雄骏、风神跌宕、秀逸萧散的境界,后者在技法上达到了由拙到巧、笔墨洗练、丝丝入扣的微妙的境界。
他们都是不拘泥于传统的章法和技能,对后世学书者产生了深远的影响;明代文征明的书法文雅自如,现代书家沈尹默在继承传统书法方面起到了不可魔灭的作用。
3、欣赏要点:
先找几位同学说一下自己评价书法作品的标准或原则是什么?
[或如何来欣赏一幅书法作品?
]学生谈完后,对他们的观点进行归纳总结。
然后自己要谈一下自己的观点:
书法艺术的欣赏活动,有着不同于其它艺术门类的特征,欣赏书法伤口不可能获得相对直接的印象、辨识与教益,也不可能单纯为了使学生辨识书写的内容,去探讨言词语汇上的优劣。
进而得出:
书法主要是通过对抽象的点画线条、结构形态和章法布局等有“情趣意味“的形式,从客观物象各种美的体态,安致这些独有的特性中,使人们在欣赏时得到精神上健康闲静的愉悦和人们意念境界里的美妙享受(结合讲授出示古代书法名作的图片,并与一般的书法作品进行比较,让学生在比较中得出什么是格调节器高雅,什么是粗庸平常)。
书法可以说是无声的音乐,抽象的绘画,线条流动的诗歌。
四、课堂评价:
根据本节课所学的内容结合板书。
让学生体会到祖国书法艺术的博大精深,着重分析学生在书体形式特点和审美欣赏方面表现出的得失。
让学生懂得在欣赏书法时主要是通过对抽像的点画线条、结构形态和章法布局等有“情趣意味“的形式,从客观物象各种美的体态,安致这些独有的特性中,使人们在欣赏时得到精神上健康闲静的愉悦和人们意念境界里的美妙享受。
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- 15 带电粒子在电场中的运动 河西分校高中物理15 带电粒子在电场中的运动教案 新人教版选修31 河西 分校 高中物理 15 带电 粒子 电场 中的 运动 教案 新人 选修 31