山東省青島國開中學(xué)人教版高中物理選修3-1學(xué)案19帶電粒子在電場中的運動

1.9帶電粒子在電場中的運動一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解帶電粒子在電場中的運動——只受電場力，帶電粒子做勻變速運動。2、掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動。3、知道示波管的構(gòu)造和基本原理．二、學(xué)習(xí)重點和難點1．重點：掌握初速度與場強方向垂直的帶電粒子在電場中的運動——類平拋運動。2．難點：能獨立分析解決電場的加速和偏轉(zhuǎn)問題三、你應(yīng)該掌握的基本內(nèi)容：問題導(dǎo)思一：帶電粒子的加速說明：=1\*GB3①基本粒子：如電子，質(zhì)子，α粒子，正負(fù)離子等。這些粒子所受重力和電場力相比小得多，除非有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力。（但并不能忽略質(zhì)量）。有的帶電微粒有特別說明，也可忽略重力。=2\*GB3②有些帶電微粒，如帶電小球、帶電液滴、煙塵等，如果沒有特別說明，重力一般不能忽略。思考與討論：若帶電粒子沒有初速度或者初速度方向和電場力方向在同一直線上，那么電子做直線運動還是曲線運動？情景引入：在真空中有一對平行金屬板，由于接到電池組織上而帶電，兩板間的電勢差為U。若一個量為m、UqUq+——度。方法一：用動力學(xué)方法求解先根據(jù)牛頓第二定律，求出帶電粒子的加速度：a=再根據(jù)運動學(xué)公式，得：v2v02=2ad可求得當(dāng)帶電粒子從靜止開始被加速時獲得的速度為：v=方法二：用動能定理法求解由動能定理W=△Ek及靜電力做功W電=得關(guān)系式：可求得到達(dá)另一板時的速度為：v=.思考討論：（1）若上述問題中，初速度為v0（不等于零），則推導(dǎo)最終的速度表達(dá)式？（2）上述兩種方法是否適應(yīng)于所有電場？該如何選用？【例1】熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U=2500V，發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為0.問題導(dǎo)思二：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)思考與討論：如圖，電子以初速度v0垂直于電場線射入勻強電場中．（1）分析帶電粒子的受力情況。（2）你認(rèn)為這種情況同哪種運動類似，這種運動的研究方法是什么?你能類比得到帶電粒子在電場中運動的研究方法嗎?【例2】：如右圖，設(shè)電荷帶電荷量為q，平行板長為L，兩板間距為d，電勢差為U，初速為v0．試求：（1）粒子受力情況分析：（2）帶電粒子在電場中運動的時問t：（3）粒子運動的加速度：（4）粒子在射出電場時豎直方向上的偏轉(zhuǎn)距離y：（5）粒子在離開電場時豎直方向的分速度：（6）粒子在離開電場時的速度大小：拓展：如圖所示，若帶電粒子q由靜止在電勢差U1下加速到v0，再垂直進(jìn)入電勢差為U2的偏轉(zhuǎn)場，那么上面的結(jié)果又如何呢?（y，θ）練習(xí)：如圖，兩個相同極板Y和Y’的長度L=6.0cm，相距d=2cm，極板間的電壓U=200V。一個電子沿平行與板面的方向射入電場中，射入時的速度V0=3.0×107m/s。把兩板間的電場看做勻強電場，求電子射出電場時沿垂直方向偏移的距離y和偏轉(zhuǎn)的角度小結(jié)：帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)類似于物體在重力場中的拋體運動，但跟在重力場中不同的是，在重力場中的物體的加速度相同，而在電場中電荷的加速度跟電荷量和質(zhì)量有關(guān).問題導(dǎo)思三：示波管的原理

1、示波管的構(gòu)造：

示波管是示波器的核心部件，它主要由、和成，管內(nèi)抽成。2、示波管的原理：問題導(dǎo)思四：課后獨立閱讀課本37頁“科學(xué)足跡”、和38頁“科學(xué)漫步”

課后反思：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)你應(yīng)該掌握的問題：1、帶電粒子沿電場線方向進(jìn)入勻強電場后，由于電場力方向與粒子的運動方向在，且電場力是恒力，所以帶電粒子只能做。2、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)（限于勻強電場）（1）運動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時，由于電場力方向與粒子的初速方向，且電場力是恒力，所以帶電粒子只能做。（2）粒子偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法類似于平拋運動的分析處理，即應(yīng)用運動的合成和分解的方法：沿初速度方向為，位移與時間的關(guān)系為，運動時間t=。沿電場力方向為初速度為零的勻加速直線運動，加速度a=離開電場時的偏移量y=離開電場時的偏轉(zhuǎn)角tanθ＝針對性練習(xí)：1．下列粒子從初速度為零的狀態(tài)經(jīng)過電壓為U的電場的加速后，粒子速度最大的是：（）A．質(zhì)子B.氘核C.α粒子D.鈉離子2．如圖，P和Q為兩平行金屬板，板間電壓為U，在P板附近有一電子由靜止開始向Q板運動．關(guān)于電子到達(dá)Q板時的速率，下列說法正確的是（）A．兩板間距離越大，加速時間越長，獲得的速率就越大B．兩板間距離越小，加速度越大，獲得的速率就越大C．與兩板間距離無關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān)D．以上說法都不正確3．帶電粒子以初速v0垂直電場方向進(jìn)入平行金屬板形成的勻強電場中，它離開時偏離原方向h，偏角為φ，下列說法正確的是（）粒子在電場中作類似平拋的運動偏角Φ與粒子的電量和質(zhì)量無關(guān)C．粒子飛過電場的時間，決定于極板長和粒子進(jìn)入電場時的初速度D．粒子偏移距離h，可用加在兩極板上的電壓控制4．帶電粒子垂直進(jìn)入勻強電場中偏轉(zhuǎn)時（除電場力外不計其它力的作用）（）A．電勢能增加，動能增加B．電勢能減小，動能增加C．電勢能和動能都不變D．上述結(jié)論都不正確5．電子以初速度v0沿垂直場強方向射入兩平行金屬板中間的勻強電場中，現(xiàn)增大兩板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行板間，則電子穿越平行板所需要的時間（）A．隨電壓的增大而減小B．隨電壓的增大而增大C．加大兩板間距離，時間將減小D．與電壓及兩板間距離均無關(guān)6．如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，若加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，要使電子在電場中的偏轉(zhuǎn)量y增大為原來的2倍，下列方法中正確的是()A．使U1減小為原來的1/2B．使U2增大為原來的2倍C．使偏轉(zhuǎn)板的長度增大為原來2倍D.使偏轉(zhuǎn)板的距離減小為原來的1/27．如圖所示，在點電荷＋Q的