2019-2020年高中物理 第一章 静电场 1.9 带电粒子在电场中的运动导学案新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场1.9带电粒子在电场中的运动导学案新人教版选修3-1学习目标1、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律；2、理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析；3、了解加速和偏转在实际中的应用。学习疑问学习建议知识点一、带电粒子在电场中的加速1．带电粒子的分类(1)微观粒子如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或有明确的暗示以外，此类粒子一般重力(但并不忽略质量)．(2)宏观微粒如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都重力．2．

2、在匀强电场E中，被加速的粒子电荷量为q，质量为m，从静止开始加速的距离为d，加速后的速度为v，这些物理量间的关系满足动能定理：带电粒子仅在电场力作用下加速，若粒子运动的初末位置的电势差为U，若初速度为零，则；若初速度不为零，则知识点二、带电粒子在电场中的偏转1．进入电场的方式：以初速度v0垂直于电场方向进入匀强电场．2．运动性质(1)沿初速度方向：速度为v0的运动．(2)垂直v0的方向上：初速度为零，加速度为a＝的运动．3．运动规律(如图)质量为m、带电量为q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于两极板

3、进入匀强电场，极板长为l，板间距离为d，板间电压为U.2．运动规律(1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝＝.(2)偏转角度：因为vy＝＝，所以tanθ＝＝.知识点三、示波管的原理1．构造示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由(发射电子的灯丝、加速电极组成)、(由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成)和组成，如图所示．2．原理(1)扫描电压：XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压．(2)灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速

4、度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个，在X偏转极板上加一，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像．【合作探究一】带电粒子在电场中的加速两块平行正对的金属板A、B，相距为d，带有等量异号电荷，电压为U，场强为E，如图所示。一质量为m，电荷为q的带正电的粒子从A板处由静止开始运动，求其到达B板的速度。问题1．带电粒子在电场中受哪些力作用？重力可以忽略吗？问题2：解答此题可用哪些方法？问题3：对非匀强电场可用哪种方法？若初速度不为零，则速度为多少？【典题探究】【例1】如图所示，在P板附近有一电子由静

5、止开始向Q板运动．已知两极板间电势差为U，板间距为d，电子质量为m，电荷量为e.则关于电子在两板间的运动情况，下列叙述正确的是(　)A．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率保持不变B．若将板间距d增大一倍，则电子到达Q板的速率也增大一倍C．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间保持不变D．若将两极板间电势差U增大一倍，则电子到达Q板的时间减为一半【例2】如图所示，在点电荷＋Q激发的电场中有A、B两点，将质子和α粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少？【合作探究二】带电

6、粒子在电场中的偏转问题1：带电粒子以初速度v0垂直电场方向射入匀强电场，不计重力作用，它的受力有什么特点？问题2：它的运动规律与什么运动相似？问题3：推导粒子离开电场时沿垂直于极板方向的偏移量和偏转的角度．（1）、基本关系初速度方向：=l=电场线方向：=y=（2）、导出关系粒子离开电场时的侧移位移为：y＝粒子离开电场时速度偏转角的正切tanθ＝粒子离开电场时位移与初速度夹角的正切tanα=问题4：几个推论①粒子射出电场时好像从板长l的处沿直线射出，根据＝②位移方向与初速度方向间夹角的正切为速度偏转角正切的，

7、根据tanα＝.③若几种不同的带电粒子经同一电场加速之后再进入同一个偏转电场，粒子的侧移位移、偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场．根据y＝，tanθ＝.其中U1为加速电场的电压，U2为偏转电场的电压．【典题探究】【例3】如图所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘垂直电场方向射入匀强电场，且恰好从正极板边缘飞出，现在使电子入射速度变为原来的两倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板边缘飞出，则两极板的间距应变为原来的(　　)A．2倍B．4倍C.D.【例4】如下图所示，电子在电势差为U1的电

8、场中加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场．在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()A．U1变大、U2变大B．U1变小、U2变大C．U1变大、U2变小D．U1变小、U2变小【合作探究三】示波器的原理问题1．示波管主要由哪几部分构成？问题2．电子枪和偏转电极分别利用了本节哪一部分的知识？问题3．回答课本“思考与讨论”部分的问题．【典题探究】【例5】示波管的内部结构如图所示，