带电粒子在电场中的运动宁夏育才中学王福18.ppt
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1、带电粒子在电场中的运动宁夏育才中学 王福2011.11.18,学情分析 学生已经知道了库仑定律、电场强度、电场线、点电荷的场强、匀强电场、电势能、电势、电势差、等势面的概念和电场强度的叠加原理、匀强电场中电势差与电场强度的关系及类平抛运动的规律,但是学生对这些知识点的综合应用能力不强,尤其是对该部分高考题型不了解,导致在考试过程中拿不到应有的分。为此本节内容的设计首先对这部分内容高考的趋势进行了分析,然后进行基础知识的复习,最后通过例题练习学生知道如何去应对此类题目,最后给学生相应题目学生自主练习,达到巩固的效果。教学重点:带电粒子在电场中的运动的规律。教学难点:对综合问题的分析和解决,考 试
2、 说 明 内容 要求库仑定律 电场、电场强度、电场线、点电荷的场强、匀强电场、电场强度的叠加 电势能、电势、电势差、等势面 匀强电场中电势差与电场强度的关系 带电粒子在匀强电场中的运动 说明:带电粒子在匀强电场中运动的计算,只限于带电粒子进入 电场时速度平行或垂直于场强的情况。,主要内容 一高考命题趋势二电场性质和基本规律三带电粒子在电场中运动问题涉及的因素和判断技巧四例题分析,一、高考命题趋势 带电粒子在电场中的运动问题为历年高考试题的重点和热点。这类试题涉及到电荷、库仑定律、电场强度、电场线、电势、电势差、电势能以及带电粒子的运动、电场力做功、电势能的改变、动能的改变等多个物理量。因为以上
3、物理量间联系密切,推论缜密,所以带电粒子在电场中的运动问题多是在某一动态情景中,知道带电粒子一些物理量的情况推断另一些物理量(及其变化)的情况,这类试题常以选择题形式(偶尔也有填空题)出现。带电粒子在电场中的加速和类平抛偏转,尤其是力电综合试题,把电场的性质与牛顿运动定律、动能定理等力学知识有机的结合起来,电场和磁场有机的结合起来的综合性试题是高考计算性题目中的重点题型,甚至有时是压轴题。这类试题常与生产、生活、科学研究、科技前沿、新情景、新背景、新模型等联系密切,考察学生对力学、电学有关知识的理解和掌握程度。综合性强,难度系数相对较大。,二、电场性质和基本规律1、电场强度:表示电场强弱的物理
4、量 定义式:E=F/q 比值定义法 试探电荷q 点电荷:E=kQ/r 2 因素式 场源电荷Q 匀强电场:E=U/d 其中d 为沿电场线方向的有效距离 电场对放入其中的电荷有力的作用:正电荷受的电场力的方向和电场强度的方向相同;负电荷受的电场力的方向和电场强度的方向相反。电场强度是矢量,合场强要通过平行四边形定则完成。,二、电场性质和基本规律1、电场强度是矢量,合场强要通过平行四边形定则完成(场强的叠加)例1如图所示,在y轴上关于0点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q,在x轴上C点有点电荷-Q且COOD,ADO=600下列判断正确的是A.O点电场强度为零 B.D点电场强度为零 C.若将点电荷+
5、q 从O 移向C,电势能增大 D.若将点电荷-q 从O 移向C,电势能增大答案:BD,E1,E2,E3,E4,二、电场性质和基本规律2、电场线特点:描绘电场的方向和强弱 电场线从正电荷或无限远出发,终止于无限远或负电荷 电场线在电场中不相交电场线的疏密表示电场强度的相对大小,电场线越密电场强度越大,电场线越疏电场强度越小。电场线跟等势面垂直,并且有电势高的等势面指向电势低的等势面。即顺着电场线电势逐渐降低。,二、电场性质和基本规律2、电场线特点:描绘电场的方向和强弱 例题2如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且AB=BC,电场中的A、B、C三点的场强分别为EA、EB、EC,电势分别为A、B、
6、C,AB、BC间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有 A.A B C B.ECEBEA C.UABUBC D.UABUBC答案:ABC,3、电势和电势能(Ep=q)正电荷在电势为正的地方,电势能为正 正电荷在电势为负的地方,电势能为负 负电荷在电势为正的地方,电势能为负 负电荷在电势为负的地方,电势能为正 电荷在电势为零的地方,电势能为零,二、电场性质和基本规律,4、电场力做功和电势能的转化关系 正电荷顺着电场线运动,电场力做正功,电势能减少,电场力做了多少正功电势能减少多少。正电荷逆着电场线运动,电场力做负功,电势能增加,电场力做了多少负功电势能增加多少。负电荷顺着电场线运动,
7、电场力做负功,电势能增加,电场力做了多少负功电势能增加多少。负电荷逆着电场线运动,电场力做正功,电势能减少,电场力做了多少正功电势能减少多少。,二、电场性质和基本规律,4、电场力做功和电势能的转化关系 例题3如图所示,把电量为5109C的电荷,从电场中的A点移到B点,其电势能(选填“增大”、“减小”或“不变”);若A点的电势UA15V,B点的电势UB10V,则此过程中电场力做的功为J答案:增大 2.5108,二、电场性质和基本规律,5、电势、电势差、电势能和电势能的变化特点,二、电场性质和基本规律,6、带电粒子在电场中的加速和偏转 加速:匀强电场中可应用vt=v0+at s=vot+at 2/
8、2 vt2-v02=2as 等运动学公式,也可应用动能定理。非匀强电场不能应用匀变速运动规律,可应用动能定理,电场力做的功W=qU 偏转:带电粒子垂直进入匀强电场做类平抛运动,二、电场性质和基本规律,X方向匀速运动,Y方向匀变速运动 a=qE/m,三、带电粒子在电场中运动问题涉及的因素和判断技巧 1、审题过程要审清以下因素情况 带电粒子电性:已知(带正电、带负电)还是未知(不明确)电场线的方向:已知(向左、向右)还是未知(不明确)粒子的初速度:已知(有初速度、无初速度)还是未知(不明确)粒子的运动方向:已知(顺着电场线、逆着电场线)还是未知(不明确)粒子做什么运动:匀速、匀变速、变加速、曲线运
9、动、匀速圆周运动 是否考虑重力:考虑重力、不计重力、带电粒子小球(一般考虑重力)、电子(一般不考虑重力)有无外力作用:有外力作用、只受电场力作用 题目考查的问题:力和运动问题还是功和能关系问题,三、带电粒子在电场中运动问题涉及的因素和判断技巧2、判断技巧 涉及能的转化时还要结合动能定律、能的转化与守恒等能的观点 粒子偏转情况:粒子向力的方向偏转弯曲,三、带电粒子在电场中运动问题涉及的因素和判断技巧2、判断技巧 粒子偏转情况:粒子向力的方向偏转弯曲 例4图中的实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的带正电粒子的运动轨迹,粒子先经过M点,再经过N点,可以判断 AM点电势大于N点电势 BM点电势小于
10、N点电势 C粒子在M点受的电场力大于在N点受的电场力 D粒子在M点受的电场力小于在N点受的电场力答案:AD,四、例题分析 例5:如图所示,AB是一条电场线上的两点,若在A点释放一初速度为零的电子,电子仅受电场力作用,并沿电场线从A运动到B,其速度随时间变化的规律如图所示。比较A,B两点电势的高低和场强的大小,下列说法中正确的是 AAB,EAEB BAB,EAEB DAB,EAEB,带电粒子电性:电场线的方向:粒子的初速度:粒子的运动方向:粒子做什么运动:是否考虑重力:有无外力作用:题目考查的问题:,带负电,未知(不明确),无初速度,静止释放,从A运动到B,变加速运动,速度越来越大,不考虑重力,
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