2022-2023学年新教材高中物理第10章静电场中的能量5带电粒子在电场中的运动课件新人教版必修第三册

1、第十章静电场中的能量5带电粒子在电场中的运动课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建核心素养提升目标体系构建1了解带电粒子在电场中的运动特点。2会从能量的角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题。3会从力和运动的合成与分解的角度分析计算带电粒子在电场中的偏转。4了解示波管的构造和工作原理。【学习目标】【思维脉络】课前预习反馈 1利用电场使带电粒子加速时，带电粒子的速度方向与_ 的方向相同或相反。2两种分析思路(1)利用_结合匀变速直线运动公式分析，适用于解决的问题属于_且涉及运动时间等描述运动过程的物理量时。(2)利用静电力做功结合_定理来分析，适用于问题只涉及位移、速率等动能定理公式中

2、的物理量或非_的情景。知识点 1带电粒子在电场中的加速电场强度牛顿第二定律匀强电场动能匀强电场1偏转条件：带电粒子的初速度方向跟电场方向_。2运动轨迹：在匀强电场中，带电粒子的运动轨迹是一条_，类似_运动的轨迹。3分析思路：跟分析平抛运动是一样的，不同的仅仅是平抛运动物体所受的是_，带电粒子所受的是_。知识点 2带电粒子在电场中的偏转垂直抛物线平抛重力静电力预习自测判一判(1)电子、质子、粒子等带电粒子在电场中受到的静电力一般远大于重力，因而通常情况下，重力可以忽略不计。()(2)带电粒子(不计重力)在电场中由静止释放时，一定做匀加速直线运动。()(3)对带电粒子在电场中的运动，从受力的角度来

3、看，遵循牛顿运动定律；从做功的角度来看，遵循能量的转化和守恒定律。()(4)对于带电粒子(不计重力)在电场中的偏转可分解为沿初速度方向的匀速直线和沿电场线方向的自由落体运动。()(5)示波管偏转电极不加电压时，从电子枪射出的电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。()选一选(多选)如图所示，一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场，电场方向水平向左。不计空气阻力，则小球()A做直线运动B做曲线运动C速率先减小后增大D速率先增大后减小解析：小球运动时受重力和电场力的作用，合力F方向斜向左下方，与初速度v0方向不在一条直线上，小球做曲线运动，由合力与速度的夹角变化可知速率先减小后增大

4、，故选项BC正确。BC想一想带电粒子在电场中受静电力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转。如图所示是示波器的核心部件示波管。请思考：示波管中电子的运动可分为几个阶段？各阶段的运动遵循什么规律？解析：一般可分为三个阶段：第一阶段为加速，遵循动能定理。第二阶段为偏转，遵循类平抛运动规律。第三阶段从偏转电极出来后，做匀速直线运动到达屏幕。课内互动探究如图所示，质量为m，带正电荷q的粒子，在只受静电力作用下由静止开始从正极板向负极板运动的过程中，请思考：(1)静电力对它做的功是多少？(2)粒子到达负极板时的速率是多少？带电粒子在电场中的加速情景导入探究 一1关于带电粒子在电场中的重力(1)

5、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电微粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。要点提炼2处理带电粒子在电场中运动问题的两种基本思路两个角度内容动力学角度功能关系角度涉及知识应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式及矢量运算的分解与合成功的公式及动能定理选择条件匀强电场，电场力是恒力可以是匀强电场，也可以是非匀强电场，电场力可以是恒力，也可以是变力(1)对带电粒子进行受力分析，运动特点分析和力做功情况分析是选择规律解题的关键。(2)选择解题的方法是优先从功能关系的角度考虑，应用

6、功能关系列式简单、方便，不易出错。特别提醒典例1典例剖析对点训练D图甲是物体从水平匀速飞行的飞机上投下，不计空气阻力时的运动轨迹；图乙是带电粒子垂直进入匀强电场中只在电场力作用下运动的轨迹图，结合图片分析它们的受力和运动的共同特性。带电粒子在电场中的偏转情景导入探究 二提示：物体的运动性质取决于其初速度和受力情况的关系。两者都是只受一个恒力的作用，且该力跟初速度方向垂直，我们已经知道甲的运动是平抛运动，所以乙的运动我们称之为类平抛运动，两者在运动性质和运动规律上完全可以类比。1运动特点以初速度v0垂直场强方向射入匀强电场中的带电粒子，受恒定电场力作用，做类似平抛的匀变速曲线运动(如图)。要点提

7、炼(1)对带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解，但只能求出速度大小，不能求出速度方向，涉及方向问题，必须采用把运动分解的方法。(2)让不同的粒子以相同的速度进入偏转电场，由于轨迹不同，可以把不同的粒子分离开。特别提醒图所示为一真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。 已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电

8、子受到的重力及它们之间的相互作用力。典例 2典例剖析(1)求电子穿过A板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要使电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？思路引导：本题是典型的带电粒子先加速再偏转的题目，处理此类题目常用动能定理、运动的合成与分解、牛顿运动定律、运动学公式等求解。对点训练C核心素养提升1带电粒子在交变电场中受到的电场力是一个变力，运动过程一般较为复杂，运动情境可能有以下三种：(1)做定向运动；(2)以某位置为中心做往复运动；(3)做偏转运动。2带电粒子在交变电场中运动问题的分析方法(1)当空间存在交变电场时，粒子所受电场力方向将随着电场方向的改变而改变

9、，粒子的运动性质也具有周期性。(2)研究带电粒子在交变电场中的运动需要分段研究，并辅以vt图像，特别注意带电粒子进入交变电场时的时刻及交变电场的周期。带电粒子在交变电场中的运动案例(1)该电子出偏转电场后打在荧光屏上的位置；(2)若C、D两板间加如图乙所示的周期性变化的电压，UCD变化的周期为T(T未知)，若电子在偏转电场中运动的时间等于周期T，求荧光屏上电子能够到达的区域的长度。课堂达标检测1(多选)(2021陕西省宝鸡市金台区高二上学期期中)示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的()A极板X应带正电B极板X应带正电C

10、极板Y应带正电D极板Y应带正电AC解析：由题意可知，在XX方向上向X方向偏转，X带正电，A对B错；在YY方向上向Y方向偏转，Y带正电，C对D错。2(多选)如图所示，A、B两导体板平行放置，在t0时将电子从A板附近由静止释放(电子的重力忽略不计)。分别在A、B两板间加四种电压，它们的UABt图线如下列四图所示。一定能使电子到达B板的是()ACD解析：在A选项所加电压下，电子将一直向B加速；在C选项所加电压下，电子也一直向B板运动，是先加速再减速至0，再加速再减速至0 ，一直向B板运动；D选项和C选项一样，只不过电子的加速度发生变化；只有在B选项所加电压下，电子先向B板加速再减速，再向A板加速再减速至初始位置，且速度变为0，如此在AB间运动。A4(2021江苏省赣榆高级中学高一下学期检测)虚线PQ、MN间存在如图所示的水平匀强电场，一带电粒子质量为m2.01011 kg、电荷量为q1.0105 C，从a点由静止开始经电压为U100 V的电场加速后，垂直于匀强电场方向进入匀强电场中，从