山东省青岛国开中学人教版高中物理选修3-1学案19带电粒子在电场中的运动

1.9带电粒子在电场中的运动一、学习目标1、了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。2、掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动。3、知道示波管的构造和基本原理．二、学习重点和难点1．重点：掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动。2．难点：能独立分析解决电场的加速和偏转问题三、你应该掌握的基本内容：问题导思一：带电粒子的加速说明：=1\*GB3①基本粒子：如电子，质子，α粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。有的带电微粒有特别说明，也可忽略重力。=2\*GB3②有些带电微粒，如带电小球、带电液滴、烟尘等，如果没有特别说明，重力一般不能忽略。思考与讨论：若带电粒子没有初速度或者初速度方向和电场力方向在同一直线上，那么电子做直线运动还是曲线运动？情景引入：在真空中有一对平行金属板，由于接到电池组织上而带电，两板间的电势差为U。若一个量为m、UqUq+——度。方法一：用动力学方法求解先根据牛顿第二定律，求出带电粒子的加速度：a=再根据运动学公式，得：v2v02=2ad可求得当带电粒子从静止开始被加速时获得的速度为：v=方法二：用动能定理法求解由动能定理W=△Ek及静电力做功W电=得关系式：可求得到达另一板时的速度为：v=.思考讨论：（1）若上述问题中，初速度为v0（不等于零），则推导最终的速度表达式？（2）上述两种方法是否适应于所有电场？该如何选用？【例1】炽热的金属丝可以发射电子。在金属丝和金属板之间加以电压U=2500V，发射出的电子在真空中加速后，从金属板的小孔穿出。电子穿出时的速度有多大？设电子刚刚离开金属丝时的速度为0.问题导思二：带电粒子在电场中的偏转思考与讨论：如图，电子以初速度v0垂直于电场线射入匀强电场中．（1）分析带电粒子的受力情况。（2）你认为这种情况同哪种运动类似，这种运动的研究方法是什么?你能类比得到带电粒子在电场中运动的研究方法吗?【例2】：如右图，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：（1）粒子受力情况分析：（2）带电粒子在电场中运动的时问t：（3）粒子运动的加速度：（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离y：（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度：（6）粒子在离开电场时的速度大小：拓展：如图所示，若带电粒子q由静止在电势差U1下加速到v0，再垂直进入电势差为U2的偏转场，那么上面的结果又如何呢?（y，θ）练习：如图，两个相同极板Y和Y’的长度L=6.0cm，相距d=2cm，极板间的电压U=200V。一个电子沿平行与板面的方向射入电场中，射入时的速度V0=3.0×107m/s。把两板间的电场看做匀强电场，求电子射出电场时沿垂直方向偏移的距离y和偏转的角度小结：带电粒子在电场中的偏转类似于物体在重力场中的抛体运动，但跟在重力场中不同的是，在重力场中的物体的加速度相同，而在电场中电荷的加速度跟电荷量和质量有关.问题导思三：示波管的原理

1、示波管的构造：

示波管是示波器的核心部件，它主要由、和成，管内抽成。2、示波管的原理：问题导思四：课后独立阅读课本37页“科学足迹”、和38页“科学漫步”

课后反思：通过本节课的学习你应该掌握的问题：1、带电粒子沿电场线方向进入匀强电场后，由于电场力方向与粒子的运动方向在，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。2、带电粒子的偏转（限于匀强电场）（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，由于电场力方向与粒子的初速方向，且电场力是恒力，所以带电粒子只能做。（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于平抛运动的分析处理，即应用运动的合成和分解的方法：沿初速度方向为，位移与时间的关系为，运动时间t=。沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动，加速度a=离开电场时的偏移量y=离开电场时的偏转角tanθ＝针对性练习：1．下列粒子从初速度为零的状态经过电压为U的电场的加速后，粒子速度最大的是：（）A．质子B.氘核C.α粒子D.钠离子2．如图，P和Q为两平行金属板，板间电压为U，在P板附近有一电子由静止开始向Q板运动．关于电子到达Q板时的速率，下列说法正确的是（）A．两板间距离越大，加速时间越长，获得的速率就越大B．两板间距离越小，加速度越大，获得的速率就越大C．与两板间距离无关，仅与加速电压U有关D．以上说法都不正确3．带电粒子以初速v0垂直电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中，它离开时偏离原方向h，偏角为φ，下列说法正确的是（）粒子在电场中作类似平抛的运动偏角Φ与粒子的电量和质量无关C．粒子飞过电场的时间，决定于极板长和粒子进入电场时的初速度D．粒子偏移距离h，可用加在两极板上的电压控制4．带电粒子垂直进入匀强电场中偏转时（除电场力外不计其它力的作用）（）A．电势能增加，动能增加B．电势能减小，动能增加C．电势能和动能都不变D．上述结论都不正确5．电子以初速度v0沿垂直场强方向射入两平行金属板中间的匀强电场中，现增大两板间的电压，但仍使电子能够穿过平行板间，则电子穿越平行板所需要的时间（）A．随电压的增大而减小B．随电压的增大而增大C．加大两板间距离，时间将减小D．与电压及两板间距离均无关6．如图所示，从灯丝发出的电子经加速电场加速后，进入偏转电场，若加速电压为U1，偏转电压为U2，要使电子在电场中的偏转量y增大为原来的2倍，下列方法中正确的是()A．使U1减小为原来的1/2B．使U2增大为原来的2倍C．使偏转板的长度增大为原来2倍D.使偏转板的距离减小为原来的1/27．如图所示，在点电荷＋Q的