带电粒子在匀强磁场中的运动.doc

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1、物理选修3-1：第一章静电场四环节导思教学导学案9带电粒子在电场中运动课时目标呈现目标导航学习目标：1．学习运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动时的加速度、速度和位移等物理量的变化；2．学习运用静电力做功、电势、电势差、等势面等概念研究带电粒子在电场中运动时的能量转化；3．理解带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转方向的问题。4．了解示波管的工作原理，体会静电场知识对科学技术的影响。课前自主预习新知导学知识线索：1、带电粒子：如电子、质子、原子核等，一般地，重力<<电场力，重力

2、可忽略不计。2、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　　　　　　　。3、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知识方法：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

3、运动，加速度a=。课中师生互动疑难导思离开电场时的偏移量知识建构：一、带电粒子的受力特点1、对于基本粒子，如电子、质子、α粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力。（但并不忽略质量）2、对于宏观带电体，如液滴、小球、尘埃等，除有说明或明确的暗示以外，必须考虑重力。二、带电粒子的加速（只受电场力作用）问题一：两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U1，如图所示。一质量为m，电荷为q的带正电的粒子以初速度v0从A板处射入，求其到达B板的速度是多大？讨论：

4、如何分析（提示可以用牛顿定律、动能定理等）(1)动力学分析：根据F=qE，F=ma，U=Ed，qE=ma6得到a＝，结合运动学公式　v2-v02=2ad得到v2=v02+2ad=v02+2qU/m最终得到结果：v=（2）能量的观点分析：根据W=qU结合动能定理得到最终得到结果：v=三、带电粒子在电场中的偏转问题二：如图所示，一电荷量为＋q，质量为m的带电粒子以初速度为v0，方向与极板平行射入一对平行金属板之间．已知两极板的长度，相距为d，极板间的电压为U，试回答下列问题．(粒子只受电场力作用且上极板带正

5、电)(1)粒子在电场中所受的电场力的大小为________，方向__________，加速度大小为__________，方向________．(2)粒子在x方向上做________运动，在电场中的运动时间为________．(3)粒子在y方向上做________运动，离开电场时，在y方向上偏离的距离为________．当其他条件不变，d增大时偏离距离将________．(4)粒子离开电场时，在y方向上的分速度为________，如果偏转的角度为θ，那么tanθ＝________.当其他条件不变，U增大时

6、θ角将________答案：(1)　垂直v0方向向下　　垂直v0方向向下　(2)匀速直线　(3)初速度为零的匀加速直线　U　减小(4)U　U　增大拓展：两个重要的结论：①垂直于电场方向射入的带电粒子，在射出电场时速度的反向延长线与初速度所在直线交于极板处（带电粒子好像是从中点沿直线射出）②静止的带电粒子经同一电场加速，再垂直射入同一偏转电场，射出粒子的偏移量和偏转角总是相同的，与粒子的q、m无关3．示波管的原理（1）示波器：用来观察电信号随时间变化的电子仪器。其核心部分是示波管（2）示波管的构造：由电子

7、枪、偏转电极和荧光屏组成（如图）。（3）原理：利用了电子的惯性小、荧光物质的荧光特性和人的视觉暂留等，灵敏、直观地显示出电信号随间变化的图线。◎让学生对P36的【思考与讨论】进行讨论。典例透析：6【例1】　如图2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？图2解析　质子和α粒子都是正离子，从A点释放将受电场力作用加速运动到B点，设A、B两点间的电势差为U，由动能定理有：对质子：mHv＝qHU，对α粒子：mαv＝qαU.所以＝＝＝.答

8、案　∶1点拨　(1)要知道质子和α粒子是怎样的粒子，qH＝e，qα＝2e，mH＝m，mα＝4m；(2)该电场为非匀强电场，带电粒子在A、B间的运动为变加速运动，不可能通过力和加速度的途径解出该题，但注意到电场力做功W＝qU这一关系对匀强电场和非匀强电场都适用，因此从能量的角度入手，由动能定理来解该题很方便．【例2】两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，O