2020春新教材高中物理第10章静电场中的能量第5节带电粒子在电场中的运动教案新人教版必修第三册.doc

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1、第5节　带电粒子在电场中的运动核心素养物理观念科学思维1.会从力和能量角度分析计算带电粒子在电场中的加速问题。2.能够用类平抛运动分析方法研究带电粒子在电场中的偏转问题。3.了解示波管的基本原理。能综合运用力学和电学的知识分析、解决带电粒子在电场中的两种典型运动模型。知识点一　带电粒子的加速[观图助学](1)一个质量为m、带正电荷q的粒子(如图甲所示)，在静电力的作用下由静止开始从正极板向负极板运动。试分析带电粒子在电场中的运动性质？(2)为模拟空气净化过程，有人设计了如图乙所示的含灰尘空气的密闭玻

2、璃圆桶，在圆桶顶面和底面间加上电压U，沿圆桶的轴线方向形成一个匀强电场，灰尘的运动方向如图所示，已知空气阻力与灰尘运动的速度大小成正比，即Ff＝kv(k为一定值)，试分析灰尘的运动情况和空气净化过程的原理。　　　　　　　　　　　　　　甲　　　　　　　乙1.基本粒子的受力特点对于质量很小的基本粒子，如电子、质子等，虽然它们也会受到万有引力(重力)的作用，但万有引力(重力)一般远远小于静电力，可以忽略不计。2.带电粒子加速问题的处理方法(1)利用动能定理分析初速度为零的带电粒子，经过电势差为U的电场加速

3、后，qU＝mv2，则v＝。(2)在匀强电场中也可利用牛顿定律结合运动学公式分析。[思考判断](1)质量很小的粒子不受重力的作用。(×)25(2)带电粒子在电场中只受静电力作用时，静电力一定做正功。(×)(3)动能定理能分析匀强电场中的直线运动问题，也能分析非匀强电场中的直线运动问题。(√)知识点二　带电粒子在电场中的偏转[观图助学]图甲是物体从水平匀速飞行的飞机上投下，不计空气阻力时的运动轨迹；图乙是带电粒子垂直进入匀强电场中只在静电力作用下运动的轨迹图，结合图片分析它们的受力和运动的共同特性。1.

4、受力特点带电粒子进入电场后，忽略重力，粒子只受电场力，方向平行电场方向向下。运动情况类似于平抛运动。2.运动性质(1)沿初速度方向：速度为v0的匀速直线运动，穿越两极板的时间t＝。(2)垂直v0的方向：初速度为零的匀加速直线运动，加速度a＝。3.运动规律(1)偏移距离：因为t＝，a＝，所以偏移距离y＝at2＝。(2)偏转角度：因为vy＝at＝，所以tanθ＝＝。[思考判断](1)带电粒子在匀强电场中偏转时，加速度不变，粒子的运动是匀变速曲线运动。(√)(2)带电粒子在匀强电场中偏转时，可用平抛运动的

5、知识分析。(√)(3)带电粒子在匀强电场中偏转时，若已知进入电场和离开电场两点间的电势差以及带电粒子的初速度，可用动能定理求解末速度大小。(√)知识点三　示波管的原理[观图助学]带电粒子在电场中受静电力作用，我们可以利用电场来控制粒子，使它加速或偏转。如图所示是示波器的核心部件——示波管。请思考：示波管中电子的运动可分为几个阶段？各阶段的运动遵循什么规律？251.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，内部主要由电子枪(发射电子的灯丝、加速电极组成)、偏转电极(由一对X偏转电极板和

6、一对Y偏转电极板组成)和荧光屏组成，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，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一个信号电压，在X偏转极板上加一扫描电压，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。[思考判断](1)如果在偏转电极YY′和XX′上不加电压电子束不偏转，打在荧光屏中心。(√)(2)只在YY′上加恒定电压时，电子束不偏转。(×)(3)只在XX′上加恒定电压时

7、，电子束沿YY′方向偏转。(×)带电粒子在电场中运动时，可以忽略重力的两种情况：①当带电粒子的重力远小于静电力时，粒子的重力就可以忽略。②微观带电粒子，如电子、质子、离子、α粒子等除有说明或明确暗示外，处理问题时均不计重力。而带电的液滴、小球等除有说明或明确暗示外，处理问题时均应考虑重力。如图所示，带电粒子(不计重力)从两板中间垂直电场线方向进入电场，若能离开电场，则运动时间与板的长度L和初速度v0有关；若打在极板上，则运动时间与电场强度E和板间距离有关。25当示波管的偏转电极没有加电压时，电子束沿

8、直线运动、打在荧光屏中心，形成一个亮斑。核心要点　带电粒子在电场中的直线运动[观察探究]如图所示，直线上有O、a、b、c四点，a、b间的距离与b、c间的距离相等，在O点处有固定点电荷。已知b点电势高于c点电势。若一带负电荷的粒子仅在静电力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点。试分析：(1)电子的运动情况；(2)从c点到b点，从b点到a点两段运动上，静电力对电子做功的关系。答案　(1)根据点电荷电场及电势分布特点可知，b点电势高于c点电势，则O点固定的是正电荷。