資源簡介

學習任務單
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 春學期
課題 帶電粒子在電場中的運動
學習目標
1.通過帶電粒子加速和偏轉的分析，深化對位移、速度、加速度、合運動與分運動、電場、 電場力做功、電勢能、電勢差、等重要概念的理解。形成從相互作用與運動、功與能兩方面 分析同一運動過程的物理觀念。 2.通過對加速和偏轉的方案設計、理論探究和實驗論證，理解帶電粒子在電場中運動的性質 和規律，會用運動合成與分解來處理帶電粒子的偏轉問題，提升分析綜合、推理論證能力。 3.經歷完整的科學探究過程，通過提出問題、方案設計、科學論證、論證反思、協作交流的 過程，培養學生科學探究的能力。 4.了解直線加速器、示波器的基本結構和工作原理，體會物理模型在科技中的應用，加深對 物理源于自然和生活,服務于社會的科學責任的認識。
課前學習任務
（課前自主學習，完成以下內容） 1.本節涉及的帶電粒子通常有兩種：一種是微觀粒子， 如 等，一般不計重力； 另一 種是帶電質點， 如 等，一般考慮重力。 2.若帶電粒子在電場中所受合力為零時， 粒子保持 狀態或 狀態。 3.利用電場來改變或控制帶電粒子的運動， 最簡單的情況有兩種： 利用電場使帶電粒 子 ； 利用電場使帶電粒子 。 4.若帶電粒子只受電場力作用且與初速度方向相同， 帶電粒子將做 運動。 5.若帶電粒子只受到恒定的電場力作用且與初速度方向垂直， 帶電粒子將做 運動。
課上學習任務
【學習任務一】
1.如何讓帶電粒子加速？請設計一個讓電子由靜止加速的可行方案，并作出電子的受力分析圖。 2.北京正負電子對撞機，整體外觀像一個羽毛球拍。如圖1，球拍的直柄部分是一臺202米長的直線加速器，可以將電子加速獲得2.5x109eV的能量。 （1）需要多大的電壓直接給電子加速，才能使其獲得2.5x109eV的能量？ 圖1
（2）能否用相對較小的加速電壓，也讓粒子獲得同樣大的速度和能量呢？ 請同學們嘗試畫出你的解決方案。
【學習任務二】
3.加速后的粒子如何實現偏轉呢？如圖2，請設計方案，讓加速后的粒子擊中正前方偏下的C點。 圖2 4. 如圖3，已知偏轉電場電壓為U2，極板長度為L，間距為d2，求電子偏轉到達C點的速度Vc？ 圖3 【學習任務三】 5.如圖4，演示實驗中，加速后的小球向下偏轉，并沒有穿出偏轉電場，而是打在了極板上，請通過必要的推導分析，該如何改進，才能讓帶電小球穿出偏轉電場？ 圖4 6. 如圖5，示波管由：電子槍、偏轉電極、熒光屏三部分組成。其中偏轉電極有兩對，改變其正負極性，能實現什么方向的偏轉呢？, 圖5 7. 聚焦本節課研究的對象“帶電粒子”，無論是理論探究中以電子為例，還是實驗探究中以帶電小球為例，無論是求加速度，還是考慮合外力做的總功，都沒有考慮重力，只考慮了電場力，這樣合理嗎？理由是什么？
推薦的學習資源
1. 研究本節教材中的例題一，思考帶電粒子在加速器中加速，供粒子勻速運動的金屬圓筒為何越來越長呢？
2.閱讀本節教材中“科學漫步”欄目，了解“范德格拉夫靜電加速器”的原理與應用。 3.百度百科，搜索“北京正負電子對撞機”，了解北京正負電子對撞機的裝置概況、結構原理、建設歷程、未來發展、科學價值和工程成就。

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