1、第九节 带电粒子在电场中的运动导学案一、知识与技能：1、掌握带电粒子在电场中加速和偏转的规律； 2、理解电压对粒子加速和偏转的影响，并能综合利用力学知识对有关问题进行分析； 3、了解加速和偏转在实际中的应用。二、过程与方法：1、掌握带电粒子在电场中偏转的处理方法； 2、让学生通过讨论和思考得出知识，注重知识的建构过程；三、情感态度与价值观：1、了解加速和偏转在实际中的应用，培养应用知识的意识，激发学习兴趣；2、在讨论中培养合作精神四、重点和难点1、解决带电粒子在电场中加速和偏转问题的方法2、对电场对粒子加速的规律的理解；3、偏转问题的分析方法。一、预习案1、带电粒子：如电子、质子、原子核等，一
2、般地，重力 电场力，重力可忽略不计。 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运动，加速度 a= 。离开电场时的偏移量 2021mdvqUtay 二、探究案一、带
3、电粒子的加速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 U ，场强为 E ，如图所示。一质量为 m ，电荷为 q 的带正电的粒子从 A 板处由静止开始运动，求其到达 B 板的速度是多大？ 讨论：如何分析（提示可以用牛顿定律、动能定理、等）类似自由落体运动（类比法）二、带电粒子的偏转如图，带电粒子以垂直于电场方向的速度进入匀强电场，将会发生偏转，做一个抛物线运动。 1 、运动性质：类平抛运动 （类比法）2 、运动规律： （两个方向分析）如果带电粒子偏转后飞出电场，则其侧移距离和偏转角度为多少？ 加速度 a=垂直板面方向偏移的距离为 y=粒子的飞行时间 t=
4、带入可得 y=y 由那几个量决定：垂直板面的速度 v=偏转角度 tan=偏转角度由那几个量决定：小结：静电场与重力场的区别联系注意求解问题的方法和推导过程，不必去记公式。 三、示波管的原理示波管的结构如图 1-9-12，示波管主要由 、 和 三部分组成。管内抽成 ，电子枪通电后发射 ，电子在 电场作用下被加速，然后进入 电场。偏转电极一般有相互 的两组，一组控制 偏转，一组控制 偏转。电子经过偏转电场后打到荧光屏上使荧光粉发光。三、练习案例 1如图 951 所示，一束带电粒子（不计重力）垂直电场方向进入偏转电场，试讨论以下情况中，粒子应具备什么条件下才能得到相同的偏转距离 y 和偏转角 （ U
5、、 d、 L 保持不变）（1）进入偏转电场的速度相同时（2）进入偏转电场的动能相同时（3）进入偏转电场的动量相同时（4）先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场时例 2一束电子流在经 U=5000V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间 d=1.0cm ，板长 l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？ 图 1-9-当堂检测1一带电粒子在电场中只受电场力作用时，它不可能出现的运动状态是 ( )A匀速直线运动 B匀加速直线运动 C匀变速曲线运动 D匀速圆周运动2对公式 的适用条件，正确的有 （ mqUv/2）A只适
6、用于匀强电场中， v0=0 的带电粒子被加速B只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向平行的情况C只适用于匀强电场中，粒子运动方向和场强方向垂直的情况D适用于任何电场中， v0=0 的带电粒子被加速3一质量为 m，电量为 q 的带电粒子（不计重力） ，以平行于电场线的初速度 v0射入匀强电场，经过 t(s)时间，带电粒子具有的电势能与刚射入到电场时具有的电势能相同。则此匀强电场为_，带电粒子在带电场中所通过的路程为_。4如图 957 所示，将光滑金属环竖直放置在水平向 右的匀强电场中，场强为 E。在环上套有一质量为 m、带电量 为 q 的小球，当小球从水平直径 A 端由静止释放，沿顺时针 滑到 B 时，小球对圆环的压力为_。 图 957
