高中物理 第一章 静电场《带电粒子在电场中的运动》学案(新人教版)选修3-1.doc

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1、1.9《带电粒子在电场中的运动》学案（第1课时）【课标要求】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、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。【重点与难点】重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律难点：运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题【课前预习】1.带电粒子在电场中的加速（1）带电粒子①电子、质子等带电粒子在电场中受到的静电力远大于重力，重力可以，有的带电微粒没

2、有特别说明，也可忽略重力。②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，重力一般忽略。（2）带电粒子的加速U＋－q①动力学分析：带电粒子沿与电场线平行方向进入电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做加(减)速直线运动，如果是匀强电场，则做匀加(减)速运动．②带电粒子在静电力的作用下，由静止开始加速时，由动能定理可得_______。③若带电粒子沿与电场线平行的初速度v0进入匀强电场，带电粒子也做直线运动，则。说明：上述结论虽是在匀强电场中得出，但对其他电场也适用。思考：你能运用动力学和运动学的

3、相关知识求解带电粒子的速度吗？2.带电粒子在电场中的偏转＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－LdYY′yv0(1)动力学分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场中，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动(类平抛运动)．(2)运动的分析方法(看成类平抛运动)：①沿初速度方向做速度为v0的匀速直线运动．②沿电场力方向做初速度为零的匀加速直线运动．(3)带电粒子在垂直于板方向偏移的距离为_______。(4)带电粒子离开电场时的速度v0v⊥vφ①大小：水平方向：vx＝v0竖直方向：

4、vy＝at＝，故其合速度：v＝＝。②方向：带电粒子离开电场时的偏角：tanφ＝＝。3.示波管原理(1)示波器：示波器的核心部件是_____________，示波管由电子枪、_____________和荧光屏组成，管内抽成真空．(2)原理YY＇的作用：被电子枪加速的电子在YY＇上信号电压产生的电场中做类平抛运动，出电场后做匀速直线运动，最后打到荧光屏上。其作用结果使亮斑在竖直方向移动。XX＇的作用：电子在XX＇的扫描电压其作用下使亮斑在水平方向移动。【探究与生成】【例1】如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒

5、子（氦的原子核）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?【分析与解】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AB两点间的电势差为U，由动能定理有对质子：对α粒子：∴【拓展与分享】该电场为非匀强电场，带电粒子在AB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，因此从能量的观点入手由动能定理来求解该题。【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

6、点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是()A．B．edUhC．D．【分析与解】电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小，根据题意和图示可知，电子仅受电场力，由能量关系：，又，，所以.故D正确．【变式练习】如图所示，带负电的小球静止在水平放置的平行板电容器两板间，距下板0.8cm，两板间的电势差为300V。如果两板间电势差减小到60V，则带电小球运动到极板上需多长时间?分析与解：取带电小球为研究对象，设它带电量为q，则带电小球受重力mg和电场力qE的作用。当U1＝300V时，小球平衡：①当Ｕ2＝60V时，

7、带电小球向下板做匀加速直线运动：②又③由①②③得：s=4.5×10－2s【例3】一束质量为m、电荷量为q的带电粒子以平行于两极板的速度v0进入匀强电场，如图所示．如果两极板间电压为U，两极板间的距离为d、板长为L．设粒子束不会击中极板，则粒子从进入电场到飞出极板时电势能的变化量为．(粒子的重力忽略不计)分析：带电粒子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速运动．电场力做功导致电势能的改变．【分析与解】水平方向匀速，则运动时间①竖直方向加速，则侧移②且③由①②③得则电场力做功由功能原理得电势能减少了【拓展与分享】本题是一个

8、较典型的带电粒子先加速再偏转的题目。通过该题要认真体会求解这类问题的思路和方法，并注意解题格式的规范化。【课堂练习】1、下列带电粒子均从静止开始在电场力作用下做加速运动,经过相同的电势差U后,则获得速度最大的粒子是：（）A、质子HB、氘核HC、粒子HeD、钠离子Na+2、如图所示P和Q为两