2019-2020年高中物理第一章静电场带电粒子在电场中的运动教学案新人教版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第一章静电场带电粒子在电场中的运动教学案新人教版选修3-1[问题设计]在真空中有一对平行金属板，由于接在电池组上而带电，两板间的电势差为U。若一个质量为m、带正电荷q的α粒子（氦原子核），在电场力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动，板间距为d。(1)带电粒子在电场中受哪些力作用？重力能否忽略不计？(2)粒子在电场中做何种运动？(3)计算粒子到达负极板时的速度？[延伸思考]若是非匀强电场，如何求末速度？[要点提炼]带电粒子在电场中的直线加速常用方法是利用，求出粒子获得的

2、速度。[问题设计]如图3所示，两平行板间存在方向竖直向下的匀强电场，电荷量为q的粒子以速度v0水平射入两极板间，不计粒子的重力。(1)粒子受力情况怎样？做什么性质的运动？(2)若板长为l，板间电压为U，板间距为d，粒子质量为m，电荷量为q，求粒子的加速度和通过电场的时间．(3)当粒子离开电场时，粒子水平方向和竖直方向的速度分别为多大？速度的偏转角θ的正切值为多少？(4)粒子沿电场方向的偏移量y为多少？(5)位移和水平方向的夹角正切值是多少？[延伸思考]如图所示，a、b两个带正电的粒子，以相同的速度先

3、后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，a粒子打在B板的a′点，b粒子打在B板的b′点，若不计重力，则(　　)A．a的电荷量一定大于b的电荷量B．b的质量一定大于a的质量C．a的比荷一定大于b的比荷D．b的比荷一定大于a的比荷[要点提炼]带电粒子在电场中的偏转，关键是求出粒子在垂直电场方向的，加速度的求解为：a=，再仿照平抛运动的处理方法即可解答问题。例1如图4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？针对训练1如图5

4、所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两板间的电压不变。则()A．当增大两板间的距离时，速度v增大B．当减小两板间的距离时，速度v减小C．当减小两板间的距离时，速度v不变D．当减小两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大例2有一束质子（H）和α（He）粒子流，由静止经过同一电场加速，再经过同一电场偏转，是否可以把它们分开？针对训练2一束电子流经U＝5000V的加速电压加速后，在与两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图7所示，若两板间距d＝1.0cm，板长l＝5cm，那

5、么要使电子能从平行极板间的边缘飞出。则两个极板上最多能加多大电压？学案11带电粒子在电场中的运动答案一、带电粒子的加速[问题设计](1)粒子受到电场力的作用，重力相比电场力而言，极小，可忽略，通常说成是“重力忽略不计”。(2)粒子做初速度为零的匀加速直线运动。(3)方法一：由可知：……①又由并结合①式可得：方法二：由可知：，[延伸思考]可用动能定理求解，即利用求出静止加速后的速度v。[要点提炼]动能定理，即对初速度不计的粒子，有二、带电粒子的偏转[问题设计](1)粒子受到竖直向下的电场力的作用（忽略

6、重力），做类平抛运动。(2)竖直方向：由可得：方向竖直向下水平方向：由可得：(3)竖直方向：水平方向：速度的偏转角θ的正切值(4)竖直方向：由可得：(5)位移与水平方向夹角α的正切值[延伸思考]由可得：再由得：所以：，即选C[要点提炼]加速度，，式中U为偏转电压。一、带电粒子在电场中的加速运动例1粒子均带正电，受力分析可知，都做正功。由动能定理可知：，设两者速度分别是v1、v2。则针对训练1电场力做功与路径无关，只与初末位置电势差有关，所以选C平均速度不变，而位移减小，所以时间缩短，D错二、带电粒子

7、在电场中的偏转运动例2(1)在加速电场U1中，由动能定理可知：，(2)在偏转电场U2中，竖直方向：由可得：两粒子加速度方向一致……①水平方向：由可得：…………………………………②由并结合①、②式，可得：结论与q、m无关，不能将他们分开。针对训练2恰好从极板边缘飞出的含义是竖直方向位移是d/2，水平方向位移为l。由例题2的结论可得：式中U1=5000V。