带电粒子在电场中的运动(习题课).doc

课题带电粒子在电场中的运动课型习题课学 习 目 标A级目标：通过对带电粒子在匀强电场中的运动情景的探究，将电场知识和以前所学的力学知识联系起来，进一步掌握解决力和运动问题的两种基本方法动力学观点和能量观点。B级目标：能通过力的观点和能量的观点去分析解决带电粒子的运动问题。C级目标：提高综合运用物理知识解决实际问题的能力培养分析、推理能力。重点掌握解决力和运动问题的两种基本方法动力学观点和能量观点难点物理情景的建立教法学法讲授、练习教具多媒体学习内容教学补充一、用运动的分解思想处理带电粒子的曲线运动在处理带电粒子在匀强电场或电场与重力场组成的复合场中做曲线运动时，运动的合成与分解法比较常见，一般将粒子比较复杂的曲线运动分解为沿电场方向和垂直于电场方向的两个分运动来求解。引言：带电粒子在电场中的运动，是一个综合电场力、电势能的力学问题，研究的方法与质点动力学相同，它同样遵循运动的合成与分解、牛顿运动定律、动能定理等力学规律，处理问题的要点是要注意区分不同的物理过程，弄清在不同的物理过程中物体的受力情况及运动性质，并选用相应的物理规律。为了加深对这部分知识的理解与应用，以下就处理这类问题的常见思想、方法分类加以例析第 1 页学习内容教学补充例1一个带负电的小球质量为m，带电荷量为q，在一个如图1所示的平行板电容器的右侧边被竖直上抛，最后落在电容器左侧边缘同一高度处，两板间距为d，板间电压为U，求电荷能达到的最大高度H及抛出时的初速度v0。二、用能量观点处理相关问题由于电场力做功与粒子在电场中运动的路径无关，只决定于始、末位置的电势差，即：WAB=qUAB，因此用功能关系法处理粒子在匀强电场或非匀强电场的直线运动或曲线运动问题都是比较有效的。解析：由题设条件可知：小球在复合场中做曲线运动，可将其运动分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。由竖直上抛运动规律得：小球上升的最大高度H小球自抛出至回到左侧板边缘同一高度处所需时间为：根据小球在水平方向的运动规律可得： 联立解得：第2页学习内容教学补充例2如图2所示，光滑绝缘竖直细杆与以正电荷Q为圆心的圆交于B、C两点，一质量为m，电荷量为q的空心小球从杆上的A点由静止开始下落，设AB=BC=h，小球滑到B点时速度为，试求：（1）小球滑至C点的速度（2）A、B两点的电势差三、用极限思想分析临界问题涉及到带电粒子在电场中运动的临界问题时，关键是找到临界状态所对应的临界条件，而临界条件可以借助极限法进行分析。例3一束电子流在经U=5 000 V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3所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?解析：（1）因B、C是在电荷Q产生的电场中处在同一等势面上的两点，即UBC=0，所以从B到C时电场对带电小球所做的功为零，由BC，根据动能定理得： 将代入， 解得 （2）由AB，根据动能定理 所以解析：在加速电压一定时，偏转电压U越大，电子在极板间的偏距就越大，当偏转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压即为题目要求的最大电压。 加速过程，由动能定理得 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动 第 3 页学习内容教学补充在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度 偏距 能飞出的条件为 解式得=400V 即要使电子能飞出，所加电压最大为400 V下节授课内容第2章恒定