10.5 带电粒子在电场中的运动 学习任务单（表格式）

学习任务单
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 春学期
课题 带电粒子在电场中的运动
学习目标
1.通过带电粒子加速和偏转的分析，深化对位移、速度、加速度、合运动与分运动、电场、 电场力做功、电势能、电势差、等重要概念的理解。形成从相互作用与运动、功与能两方面 分析同一运动过程的物理观念。 2.通过对加速和偏转的方案设计、理论探究和实验论证，理解带电粒子在电场中运动的性质 和规律，会用运动合成与分解来处理带电粒子的偏转问题，提升分析综合、推理论证能力。 3.经历完整的科学探究过程，通过提出问题、方案设计、科学论证、论证反思、协作交流的 过程，培养学生科学探究的能力。 4.了解直线加速器、示波器的基本结构和工作原理，体会物理模型在科技中的应用，加深对 物理源于自然和生活,服务于社会的科学责任的认识。
课前学习任务
（课前自主学习，完成以下内容） 1.本节涉及的带电粒子通常有两种：一种是微观粒子， 如 等，一般不计重力； 另一 种是带电质点， 如 等，一般考虑重力。 2.若带电粒子在电场中所受合力为零时， 粒子保持 状态或 状态。 3.利用电场来改变或控制带电粒子的运动， 最简单的情况有两种： 利用电场使带电粒 子 ； 利用电场使带电粒子 。 4.若带电粒子只受电场力作用且与初速度方向相同， 带电粒子将做 运动。 5.若带电粒子只受到恒定的电场力作用且与初速度方向垂直， 带电粒子将做 运动。
课上学习任务
【学习任务一】
1.如何让带电粒子加速？请设计一个让电子由静止加速的可行方案，并作出电子的受力分析图。 2.北京正负电子对撞机，整体外观像一个羽毛球拍。如图1，球拍的直柄部分是一台202米长的直线加速器，可以将电子加速获得2.5x109eV的能量。 （1）需要多大的电压直接给电子加速，才能使其获得2.5x109eV的能量？ 图1
（2）能否用相对较小的加速电压，也让粒子获得同样大的速度和能量呢？ 请同学们尝试画出你的解决方案。
【学习任务二】
3.加速后的粒子如何实现偏转呢？如图2，请设计方案，让加速后的粒子击中正前方偏下的C点。 图2 4. 如图3，已知偏转电场电压为U2，极板长度为L，间距为d2，求电子偏转到达C点的速度Vc？ 图3 【学习任务三】 5.如图4，演示实验中，加速后的小球向下偏转，并没有穿出偏转电场，而是打在了极板上，请通过必要的推导分析，该如何改进，才能让带电小球穿出偏转电场？ 图4 6. 如图5，示波管由：电子枪、偏转电极、荧光屏三部分组成。其中偏转电极有两对，改变其正负极性，能实现什么方向的偏转呢？, 图5 7. 聚焦本节课研究的对象“带电粒子”，无论是理论探究中以电子为例，还是实验探究中以带电小球为例，无论是求加速度，还是考虑合外力做的总功，都没有考虑重力，只考虑了电场力，这样合理吗？理由是什么？
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1. 研究本节教材中的例题一，思考带电粒子在加速器中加速，供粒子匀速运动的金属圆筒为何越来越长呢？
2.阅读本节教材中“科学漫步”栏目，了解“范德格拉夫静电加速器”的原理与应用。 3.百度百科，搜索“北京正负电子对撞机”，了解北京正负电子对撞机的装置概况、结构原理、建设历程、未来发展、科学价值和工程成就。