高中物理第一章靜電場(chǎng)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)案新人教版選修

1、教學(xué)案11 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 問題設(shè)計(jì)在真空中有一對(duì)平行金屬板，由于接在電池組上而帶電，兩板間的電勢(shì)差為U。若一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電荷q的粒子（氦原子核），在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始從正極板向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，板間距為d。(1)帶電粒子在電場(chǎng)中受哪些力作用？重力能否忽略不計(jì)？(2)粒子在電場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)？(3)計(jì)算粒子到達(dá)負(fù)極板時(shí)的速度？延伸思考 若是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，如何求末速度？ 要點(diǎn)提煉帶電粒子在電場(chǎng)中的直線加速常用方法是利用 ，求出粒子獲得的速度。問題設(shè)計(jì)如圖3所示，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電荷量為q的粒子以速度v0水平射入兩極板間，不計(jì)粒子的重力。 (1)粒子受力情況怎樣？做什

2、么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？ (2)若板長為l，板間電壓為U，板間距為d，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，求粒子的加速度和通過電場(chǎng)的時(shí)間 (3)當(dāng)粒子離開電場(chǎng)時(shí)，粒子水平方向和豎直方向的速度分別為多大？速度的偏轉(zhuǎn)角的正切值為多少？ (4)粒子沿電場(chǎng)方向的偏移量y為多少？ (5)位移和水平方向的夾角正切值是多少？ 延伸思考 如圖所示，a、b兩個(gè)帶正電的粒子，以相同的速度先后垂直于電場(chǎng)線從同一點(diǎn)進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，a粒子打在B板的a點(diǎn)，b粒子打在B板的b點(diǎn)，若不計(jì)重力，則()Aa的電荷量一定大于b的電荷量 Bb的質(zhì)量一定大于a的質(zhì)量Ca的比荷一定大于b的比荷 Db的比荷一定大于a的比荷要點(diǎn)提煉帶電粒子在電場(chǎng)中的

3、偏轉(zhuǎn)，關(guān)鍵是求出粒子在垂直電場(chǎng)方向的 ，加速度的求解為：a= ，再仿照平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法即可解答問題。例1 如圖4所示，在點(diǎn)電荷Q激發(fā)的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？ 針對(duì)訓(xùn)練1 如圖5所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v，保持兩板間的電壓不變。則( )A當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，速度v增大B當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v減小C當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，速度v不變D當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間增大 例2有一束質(zhì)子（H）和（He）粒子流，由靜止經(jīng)過同一電場(chǎng)加速，再經(jīng)過同一電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，是否可以把它們分開？針對(duì)訓(xùn)練2

4、 一束電子流經(jīng)U5 000 V的加速電壓加速后，在與兩極板等距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖7所示，若兩板間距d1.0 cm，板長l5 cm，那么要使電子能從平行極板間的邊緣飛出。則兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？學(xué)案11 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)答案 一、帶電粒子的加速問題設(shè)計(jì) (1) 粒子受到電場(chǎng)力的作用，重力相比電場(chǎng)力而言，極小，可忽略，通常說成是“重力忽略不計(jì)”。(2) 粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(3) 方法一：由可知：又由并結(jié)合式可得：方法二：由可知：，延伸思考可用動(dòng)能定理求解，即利用求出靜止加速后的速度v。要點(diǎn)提煉動(dòng)能定理，即對(duì)初速度不計(jì)的粒子，有二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題設(shè)計(jì)(

5、1) 粒子受到豎直向下的電場(chǎng)力的作用（忽略重力），做類平拋運(yùn)動(dòng)。(2) 豎直方向：由可得：方向豎直向下 水平方向：由 可得：(3) 豎直方向： 水平方向：速度的偏轉(zhuǎn)角的正切值(4) 豎直方向：由可得：(5) 位移與水平方向夾角的正切值 延伸思考 由可得： 再由得：所以：，即 選C要點(diǎn)提煉加速度，式中U為偏轉(zhuǎn)電壓。一、帶電粒子在電場(chǎng)中的加速運(yùn)動(dòng)例1 粒子均帶正電，受力分析可知，都做正功。由動(dòng)能定理可知：，設(shè)兩者速度分別是v1、v2。則針對(duì)訓(xùn)練1 電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，只與初末位置電勢(shì)差有關(guān)，所以選C平均速度不變，而位移減小，所以時(shí)間縮短，D錯(cuò)二、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)例2 (1) 在加速電場(chǎng)U1中，由動(dòng)能定理可知：， (2) 在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)U2中，豎直方向：由可得：兩粒子加速度方向一致 水平方向：由 可得：由并結(jié)合、式